[go: up one dir, main page]

KR20220140849A - Apparatus, method and system for measuring position on an object - Google Patents

Apparatus, method and system for measuring position on an object Download PDF

Info

Publication number
KR20220140849A
KR20220140849A KR1020227032581A KR20227032581A KR20220140849A KR 20220140849 A KR20220140849 A KR 20220140849A KR 1020227032581 A KR1020227032581 A KR 1020227032581A KR 20227032581 A KR20227032581 A KR 20227032581A KR 20220140849 A KR20220140849 A KR 20220140849A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
survey
camera
light
reflectors
reflector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020227032581A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
아르나우드 마크 종스마
데니스 반 위렌
마리오 요세푸스 드 비즐
Original Assignee
에프엔브이 아이피 비.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에프엔브이 아이피 비.브이. filed Critical 에프엔브이 아이피 비.브이.
Publication of KR20220140849A publication Critical patent/KR20220140849A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G01B11/165Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by means of a grating deformed by the object
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/02Picture taking arrangements specially adapted for photogrammetry or photographic surveying, e.g. controlling overlapping of pictures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/022Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by means of tv-camera scanning
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/026Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/04Interpretation of pictures
    • G01C11/06Interpretation of pictures by comparison of two or more pictures of the same area
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002Active optical surveying means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/02Means for marking measuring points
    • G01C15/06Surveyors' staffs; Movable markers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/10Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders using a parallactic triangle with variable angles and a base of fixed length in the observation station, e.g. in the instrument
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0008Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings of bridges
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0091Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by using electromagnetic excitation or detection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/70Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
    • G06T7/74Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods involving reference images or patches
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/56Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof provided with illuminating means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/02Means for marking measuring points
    • G01C15/04Permanent marks; Boundary markers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

물체 상의 복수의 위치에 배열된 측량 반사기를 모니터링하기 위한 시스템에 있어서: 카메라로서, - 카메라의 시야의 적어도 10%, 바람직하게는 전체 시야에 대응하는 공간 내의 필드를 조명하도록 배열된 하나 이상의 광원; - 측량 반사기(survey reflector)에 의한 빔의 반사로부터 광빔을 수광하고 데이터를 제공하는 이미지 센서; - 광학 입력(entry) 시스템을 갖는 바디 - 이미지 센서는 바디의 제1 측에 위치되고, 광원은 바디의 제2 측에 위치됨 - 을 포함하는, 카메라; 및 데이터를 처리하는 처리 유닛을 갖는, 시스템. 처리 유닛은, 이미지 센서 데이터로부터 측량 반사기의 위치를 결정하고, 결정된 위치와 이전에 결정된 위치의 비교에 기초하여 측량 반사기의 이동을 검출하도록 구성된다.A system for monitoring a survey reflector arranged at a plurality of positions on an object, comprising: a camera comprising: one or more light sources arranged to illuminate a field in space corresponding to at least 10% of a field of view of the camera, preferably the entire field of view; - an image sensor that receives a light beam from the reflection of the beam by a survey reflector and provides data; a camera comprising: a body having an optical entry system, an image sensor located on a first side of the body, and a light source located on a second side of the body; and a processing unit that processes the data. The processing unit is configured to determine a position of the survey reflector from the image sensor data and detect movement of the survey reflector based on a comparison of the determined position with the previously determined position.

Figure P1020227032581
Figure P1020227032581

Description

물체 상의 위치를 측정하기 위한 장치, 방법 및 시스템Apparatus, method and system for measuring position on an object

본 발명은 물체(object) 상의 위치를 모니터링하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 물체의 움직임을 모니터링 및/또는 검출하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것일 수 있다.The present invention relates to a system and method for monitoring a position on an object. The invention may also relate to systems and methods for monitoring and/or detecting motion of an object.

원격에 있는 물체의 위치를 측정하기 위한 시스템 및 방법은, 예를 들어, 구조물의 측량 및/또는 모니터링 분야에서 오랫동안 알려져 있다.Systems and methods for measuring the position of remote objects have long been known, for example, in the field of surveying and/or monitoring of structures.

WO 2019/143249 A1 및 WO 2019/143250 A1은 시간의 경과에 따라 물체, 예를 들어, 구조물의 위치를 모니터링하기 위한 장치 및 방법을 개시한다. 개시된 시스템은 측정될 위치에 위치된 능동 광원을 사용하는 비콘(beacon)을 포함한다. 이 공보들은 주변광과 같은 방해 광원의 영향을 줄이고 다양한 비콘의 효율적인 식별을 위한 솔루션을 제시한다.WO 2019/143249 A1 and WO 2019/143250 A1 disclose devices and methods for monitoring the position of an object, eg a structure, over time. The disclosed system includes a beacon using an active light source positioned at a location to be measured. These publications suggest a solution for reducing the influence of interfering light sources such as ambient light and for the efficient identification of various beacons.

그러나, 능동 광원은 전력 공급을 필요로 한다. 장기간 모니터링을 위하여, 이것은 배터리를 사용하거나, 배터리를 교체하거나, 로컬로 에너지를 수확(예를 들어, 태양 전지 패널을 사용하여)해야 할 수 있다.However, an active light source requires a power supply. For long-term monitoring, it may be necessary to use batteries, replace batteries, or harvest energy locally (eg, using solar panels).

US 2018/0224527 A1은 공간에서 이동할 수 있는 대상(target) 물체의 위치를 검출하기 위한 좌표 측정 장치를 설명하며, 장치는 자동 대상 물체 인식 기능을 갖는다. 그러나, 장치는 큰 복잡성을 나타내며, 복수의 대상 물체를 측정할 때 측정 절차가 시간을 다소 소모할 것이다.US 2018/0224527 A1 describes a coordinate measuring device for detecting the position of a target object that can move in space, the device having an automatic target recognition function. However, the apparatus presents great complexity, and the measurement procedure will take some time when measuring a plurality of target objects.

US 8,553,212 B2는 측지(geodesic) 측정 장치를 갖는 대상 유닛을 식별하기 위한 측지 측정 시스템 및 방법을 설명한다. 이 공보는 대상 유닛의 식별에 초점이 맞춰진다. 그러나, 복수의 대상 유닛을 측정하여 이에 따라 식별하려는 경우, 절차는 상대적으로 시간이 많이 소요되는 것처럼 보인다.US 8,553,212 B2 describes a geodesic measuring system and method for identifying a target unit having a geodesic measuring device. This publication focuses on the identification of target units. However, if a plurality of target units are to be measured and identified accordingly, the procedure appears to be relatively time consuming.

본 문서에서 해결되는 문제는 시간 경과에 따른 물체의 위치를 어떻게 모니터링할 수 있게 하는가이다. 더욱 구체적으로, 해결되는 문제는 지면(earth)에 대해 고정된 위치를 가져야 하지만 시간이 지남에 따라 이동하는 건물과 같은 물체를 모니터링하는 것에 관련된다. 물체 상의 위치는 시간이 지남에 따라 천천히 변하는 위치를 나타낼 수 있으며, 심지어 물체가 전체로서 변형을 겪을 수도 있다. 원인은 건물이 서 있는 연약한 지반, 건물 아래의 지하 공사(예를 들어, 지하 주차장 또는 지하철을 건설하기 위하여) 및 지진(예를 들어, 건물 아래의 토양 위치로부터의 천연 가스 추출로 인해 야기됨)과 관련될 수 있다.The problem addressed in this document is how to make it possible to monitor the position of an object over time. More specifically, the problem to be solved relates to monitoring an object, such as a building, which must have a fixed position relative to the earth but move over time. A position on an object may refer to a position that changes slowly over time, and even the object as a whole may undergo deformation. Causes are the soft ground on which the building stands, underground construction under the building (for example, to construct an underground parking lot or subway), and earthquakes (caused by, for example, extraction of natural gas from the soil location beneath the building) may be related to

더욱 구체적으로, 본 발명의 과제는, 모니터링되는 위치, 특히 원격 위치에서 전력 소비를 줄이고 여전히 효율적이고 신뢰할 수 있는 모니터링을 제공하면서, 선행 기술의 단점을 극복하고 시간 경과에 따른 위치 모니터링을 허용하는 것이다. 특히, 본 발명의 과제는 모니터링되는 위치에서 전원에 대한 의존도를 줄이는 것이다.More specifically, the task of the present invention is to overcome the shortcomings of the prior art and allow location monitoring over time while reducing power consumption and still providing efficient and reliable monitoring at monitored locations, particularly remote locations. . In particular, it is an object of the present invention to reduce the dependence on the power source at the monitored location.

본 발명의 또 다른 과제는 물체 상의 위치를 더욱 시간 효율적으로 모니터링할 수 있도록 하는 것이다.Another object of the present invention is to enable more time-efficient monitoring of a position on an object.

본 발명의 또 다른 과제는 물체 상의 위치를 모니터링하기 위한 시스템 및/또는 방법의 복잡성을 줄이는 것이다.Another object of the present invention is to reduce the complexity of a system and/or method for monitoring a position on an object.

따라서, 본 발명은 독립 청구항 1에 정의된 바와 같은 시스템을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a system as defined in independent claim 1 .

또한, 본 발명은 다른 독립 청구항에서 청구된 바와 같은 방법을 제공한다.The invention also provides a method as claimed in the other independent claims.

유리한 실시예들은 종속항에서 청구된다.Advantageous embodiments are claimed in the dependent claims.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 물체 상의 복수의 위치에 배열된 측량 반사기(survey reflector)를 모니터링하기 위한 시스템이 제공되며, 시스템은,According to a first aspect of the present invention, there is provided a system for monitoring a survey reflector arranged at a plurality of locations on an object, the system comprising:

카메라로서,As a camera,

제1 발산 빔을 방출하기 위한 하나 이상의 제1 광원 - 상기 하나 이상의 제1 광원은 카메라의 시야의 적어도 10%에 대응하는 공간 내의 필드가 상기 하나 이상의 제1 광원에 의해 조명되도록 배열됨 -; one or more first light sources for emitting a first divergent beam, wherein the one or more first light sources are arranged such that a field in space corresponding to at least 10% of a field of view of a camera is illuminated by the one or more first light sources;

상기 복수의 측량 반사기에 의한 상기 제1 발산 빔의 반사를 포함하는 반사 광빔을 수광하고 데이터를 제공하기 위한 이미지 센서; 및 an image sensor for receiving a reflected light beam comprising reflection of the first divergent beam by the plurality of survey reflectors and providing data; and

광학 입력(entry) 시스템이 제공된 바디 - 상기 바디는 상기 카메라의 내부 공간을 향하는 제1 측과, 상기 내부 공간으로부터 멀리 향하는 제2 측을 가지며, 상기 이미지 센서는 상기 내부 공간 내에 위치되고, 상기 하나 이상의 제1 광원은 상기 바디의 상기 제2 측에 위치되고, 상기 하나 이상의 제1 광원은 상기 광학 입력 시스템으로부터 제1 거리에 배열됨 - a body provided with an optical entry system, the body having a first side facing an interior space of the camera and a second side facing away from the interior space, wherein the image sensor is located within the interior space, the one at least a first light source is located on the second side of the body, and wherein the at least one first light source is arranged at a first distance from the optical input system;

를 포함하는 카메라; 및a camera comprising; and

상기 데이터를 처리하도록 구성된 처리 유닛a processing unit configured to process the data

을 포함하고,including,

상기 처리 유닛은, 상기 데이터로부터 각각의 측량 반사기의 위치를 결정하고, 각각의 측량 반사기의 결정된 위치와 측량 반사기의 이전에 결정된 위치의 비교에 기초하여 상기 복수의 측량 반사기 중 하나 이상 측량 반사기의 이동을 검출하도록 구성된다.The processing unit determines a position of each survey reflector from the data, and is configured to: move one or more of the plurality of survey reflectors based on a comparison of the determined location of each survey reflector with a previously determined location of the survey reflector is configured to detect

발산 빔을 방출하는 하나 이상의 광원을 사용하는 것은, 카메라를 이동시키지 않으면서 그리고/또는 하나 이상의 광원을 스캐닝하지 않으면서, 카메라로 하여금 서로 떨어져 위치된 복수의 측량 반사기의 이미지를 동시에 캡처할 수 있게 한다. 하나 이상의 제1 광원은, 하나 이상의 제1 광원 각각에 의해 방출된 제1 발산 광빔에 의해 생성된 누적 광빔이 카메라의 시야의 적어도 10%에 대응하는 공간 내의 필드를 커버하도록 배열된다. 이에 의해, 카메라의 시야의 이러한 10% 내에 위치된 모든 측량 반사기가 조명될 수 있고, 따라서 동시에 모니터링될 수 있다.Using one or more light sources to emit divergent beams may enable the camera to simultaneously capture images of a plurality of survey reflectors positioned apart from each other without moving the camera and/or without scanning the one or more light sources. do. The one or more first light sources are arranged such that a cumulative light beam generated by the first divergent light beam emitted by each of the one or more first light sources covers a field in space corresponding to at least 10% of the field of view of the camera. Thereby, all survey reflectors located within this 10% of the camera's field of view can be illuminated and thus monitored simultaneously.

이에 의해, 복수의 측량 반사기를 모니터링하기 위해 카메라에 의해 방출된 광빔을 스캔하기 위하여 카메라를 이동할 필요성이 회피될 수 있다. 이것은 일반적으로 시준된 레이저 빔을 사용하는 기존 시스템과 대조된다. 시준된 레이저 빔을 사용하는 것은 높은 강도의 광을 제공하는 이점을 가지지만, 수동 반사기와 함께 사용하기 위해 카메라에 제공되는 경우, 복수의 측량 반사기를 모니터링하기 위하여 카메라를 스캔해야 할 필요가 있다.Thereby, the need to move the camera to scan the light beam emitted by the camera to monitor the plurality of survey reflectors may be avoided. This is in contrast to conventional systems that typically use a collimated laser beam. Using a collimated laser beam has the advantage of providing high intensity light, but when provided in a camera for use with a passive reflector, it may be necessary to scan the camera to monitor multiple survey reflectors.

하나 이상의 제1 광원은 각각 단면이 2차원에서 무시할 수 없는 치수를 갖는 빔인 발산 빔을 방출한다. 바람직한 실시예에서, 제1 발산 빔은 0°보다 큰 제1 입체각(solid angle)을 갖는 콘(cone), 바람직하게는 직원형 콘(right circular cone)을 나타낸다. 대안적으로, 제1 발산 빔은 타원형 콘(elliptical cone)을 나타낼 수 있다. 발산 빔의 광 강도 또는 광속(luminuous flux)이 광원으로부터의 거리에 따라 감소하기 때문에, 원하는 작동 거리, 즉 측량 반사기가 검출될 수 있는 거리를 유지하기 위하여 바람직하게는 통상적으로 고출력 LED인 고출력 광원이 사용되어야 한다.The one or more first light sources each emit a diverging beam, a beam whose cross-section has non-negligible dimensions in two dimensions. In a preferred embodiment, the first diverging beam exhibits a cone, preferably a right circular cone, with a first solid angle greater than 0°. Alternatively, the first diverging beam may represent an elliptical cone. Because the light intensity or luminous flux of the divergent beam decreases with distance from the light source, a high power light source, preferably a high power LED, is preferably used to maintain the desired working distance, i.e. the distance at which the survey reflector can be detected. should be used

일부 실시예에서, 카메라의 시야의 적어도 10%, 또는 그보다 훨씬 더 많이 커버하기에 충분히 큰 입체각을 갖는 광빔을 방출하는 하나의 제1 광원이 제공될 수 있다.In some embodiments, one first light source may be provided that emits a light beam having a solid angle large enough to cover at least 10%, or even more, of the camera's field of view.

일 실시예에 따르면, 공간 내의 필드는 카메라의 시야의 적어도 50%에 대응한다. 바람직한 실시예에서, 하나 이상의 제1 광원에 의해 조명되는 공간 내의 필드는 카메라의 시야와 실질적으로 동일하거나 더 크다. 일부 실시예에서, 하나의 제1 광원이 제공될 수 있으며, 카메라의 전체 시야가 제1 빔으로 조명된다. 다른 실시예에서, 2 이상의 제1 광원이 제공되며, 각각의 발산 광빔의 집합(assembly)이 카메라의 시야를 실질적으로 커버한다.According to one embodiment, the field in space corresponds to at least 50% of the field of view of the camera. In a preferred embodiment, the field in the space illuminated by the one or more first light sources is substantially equal to or greater than the field of view of the camera. In some embodiments, one first light source may be provided and the entire field of view of the camera is illuminated with the first beam. In another embodiment, two or more first light sources are provided, each assembly of divergent light beams substantially covering the field of view of the camera.

이에 의해, 스캐닝 시스템에 의존하는 선행 기술에 비해 측량이 더 빠르게 수행될 수 있다. 또한, 이동하는 부분 및/또는 복수의 카메라에 의존하지 않고 복수의 측량 반사기의 측량 및/또는 모니터링이 수행될 수 있으므로, 시스템의 복잡성이 감소된다.Thereby, the survey can be performed faster than in the prior art which relies on a scanning system. In addition, the complexity of the system is reduced since the surveying and/or monitoring of a plurality of survey reflectors can be performed without relying on a moving part and/or a plurality of cameras.

본 명세서에서 위에서 설명된 바와 같이, 바람직한 실시예에서, 카메라에는 대물부(objective) 역할을 하는 예를 들어 핀홀과 같은 비굴절 요소(non-refractive element)가 제공될 수 있다. WO 2019/143250 A1에 설명된 바와 같이, 이것은, 대물부를 형성하는 굴절 광학 요소, 즉 하나 이상의 렌즈를 이용하는 카메라에 비하여 감소된 광학 왜곡을 포함하는 여러 이점을 가진다. 특히, 비굴절 광학 요소를 사용하는 카메라에 대하여 렌즈를 대물부로서 사용하는 기존 카메라에 비해 다음 중에서 관찰되었으며, 여러 이점 중 다음의 이점을 가진다:As described herein above, in a preferred embodiment, the camera may be provided with a non-refractive element, for example a pinhole, which serves as an objective. As described in WO 2019/143250 A1, this has several advantages, including reduced optical distortion compared to cameras using a refractive optical element forming the objective, ie one or more lenses. In particular, for a camera using a non-refractive optical element, compared to a conventional camera using a lens as an objective, among the following, it has the following advantages:

● 광학 요소의 순수한 기하학적 특성;● pure geometric properties of the optical element;

● 색수차가 최소한이거나 심지어 전혀 없음;● minimal or even no chromatic aberration;

● 거의 무한한 피사계 심도;● Nearly infinite depth of field;

● 광학 입력 시스템이 제공된 바디의 낮은 열 용량 및 매우 낮은 열 저항으로 인한 최소한의 열 민감도;● minimal thermal sensitivity due to the low thermal capacity and very low thermal resistance of the body provided with the optical input system;

● 화각은 이미지 센서의 크기와 핀홀 또는 슬릿과 이미지 센서 사이의 거리에만 의존함;● The angle of view depends only on the size of the image sensor and the distance between the pinhole or slit and the image sensor;

● 이미지 센서와 광학 입력 시스템의 크기가 감소될 수 있음;● Image sensor and optical input system can be reduced in size;

● 렌즈와 연관된 무게가 회피되므로, 이는 무게가 매우 가벼움;● Since the weight associated with the lens is avoided, it is very light in weight;

● 렌즈 비용이 회피되므로 저렴함;● Low cost as lens cost is avoided;

● 비교적 간단한 캘리브레이션 절차.● Relatively simple calibration procedure.

하나 보다 많은 제1 광원을 갖는 것이 유리할 수 있다. 광학 입력 시스템이 하나 이상의 핀홀과 같은 비굴절 요소를 포함하는 경우, 카메라는 측량 반사기 상의 물방울이나 먼지에 상대적으로 민감할 것이다. 이것은 핀홀이 무한한 피사계 심도를 갖기 때문이다. 카메라에 복수의 제1 광원을 제공함으로써, 카메라에 의해 방출된 제1 빔의 반사가 프리즘 상의 교란에 의해 부정적인 영향을 받을 확률이 감소될 수 있고, 이는 더욱 강력한 시스템으로 이어진다.It may be advantageous to have more than one first light source. If the optical input system includes one or more non-refractive elements, such as pinholes, the camera will be relatively sensitive to water droplets or dust on the survey reflector. This is because pinholes have an infinite depth of field. By providing the camera with a plurality of first light sources, the probability that the reflection of the first beam emitted by the camera will be negatively affected by disturbances on the prism can be reduced, which leads to a more robust system.

카메라로부터 원격에 있는 모니터링될 위치에서 프리즘과 같은 수동 반사기를 이용하고, 카메라에 위치된, 즉 카메라 내에 포함된 하나 이상의 광원에 의해 방출된 광을 반사함으로써, 모니터링될 위치에서의 전원은 생략될 수 있다. 본 명세서에서 아래에서 더 자세히 설명될 일부 실시예에 따르면, 전원을 필요로 하는 추가 기능이 모니터링될 위치에 제공될 수 있다. 그러나, 이는 저전력이고 그리고/또는 제한된 시간 동안만 활성화되도록 구성될 것이다. 따라서, 모니터링될 대상 위치에서의 전력 소비는 모두 회피될 수 있거나, 대상 위치에서 능동 광원을 갖는 비콘 또는 다른 대상 물체를 사용하는 시스템과 비교하여 적어도 상당히 감소될 수 있다. 이것은, 특히 장기간 측정을 위해, 메인터넌스를 줄이고 설치를 용이하게 한다.Power at the location to be monitored can be omitted by using a passive reflector, such as a prism, at the location to be monitored remote from the camera, and by reflecting light emitted by one or more light sources located at the camera, i.e. contained within the camera. have. According to some embodiments, which will be described in greater detail below herein, additional functions requiring power may be provided at the location to be monitored. However, it will be low power and/or configured to be active only for a limited time. Thus, power consumption at the target location to be monitored can all be avoided, or at least significantly reduced compared to systems using beacons or other target objects with active light sources at the target location. This reduces maintenance and facilitates installation, especially for long-term measurements.

측량 반사기는 유리하게는 종래의 측량 프리즘과 같은 프리즘을 포함한다. 이는 일반적으로 비용이 저렴하고 널리 입수 가능하여, 비용 효율적인 시스템을 제공한다. 바람직하게는, 일반적으로 유리로 이루어진 고정밀 측량 프리즘이 사용될 수 있다. 대안적으로, 측량 반사기는 캐츠 아이(cat's eye)라고도 하는 중공(hollow) 거울을 포함할 수 있다. 당해 업계의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 다른 대안이 또한 가능할 수 있다.The survey reflector advantageously comprises a prism, such as a conventional survey prism. They are generally inexpensive and widely available, providing a cost-effective system. Preferably, a high-precision measuring prism, usually made of glass, can be used. Alternatively, the survey reflector may include a hollow mirror, also referred to as a cat's eye. Other alternatives may also be possible, as will be understood by one of ordinary skill in the art.

측량 반사기에 의해 반사될 하나 이상의 발산 광빔은 본 문서에서 카메라 위치라고도 하는 중앙 위치에서의 모니터링 구성(set-up) 내에 위치된 카메라에 의해 생성되는 반면, 예를 들어 비콘 또는 대상 유닛 내에 제공된 측량 반사기는 복수의 상이한 원격 위치에 위치된다. 따라서, 하나의 중앙 위치에 하나 이상의 광원을 위치시키는 것은, 선행 기술에 의해 설명되는 바와 같이, 복수의 대상 위치에 위치된 광원에 대한 경우에 비해 상당히 더 높은 전력 레벨을 이용하는 것을 가능하게 한다. 배터리 및/또는 전력 수확 시스템과 같은 충분한 전원을 중앙 위치에 제공하는 것은 더 저렴하고 그리고/또는 복수의 원격 위치에 전원을 제공하는 것보다 더 적은 시간 및/또는 노력을 필요로 한다.The one or more divergent light beams to be reflected by the survey reflector are generated by a camera positioned within a monitoring set-up at a central location, also referred to herein as the camera location, while for example a survey reflector provided within a beacon or target unit. is located at a plurality of different remote locations. Thus, positioning one or more light sources at one central location makes it possible to use significantly higher power levels compared to the case for light sources located at multiple target locations, as explained by the prior art. Providing sufficient power sources, such as batteries and/or power harvesting systems, to a central location is cheaper and/or requires less time and/or effort than providing power to multiple remote locations.

하나 이상의 광원은 바디의 일측에 전체적으로 위치될 수 있거나, 대안적으로, 바디에 부분적으로 통합되어 이미지 센서를 향하지 않는 바디의 측에서 광을 방출하도록 배열될 수 있다. 즉, 이미지 센서는 상기 바디의 제1 측을 향하여 위치되고, 제1 빔은 상기 바디의 대향하는 제2 측에 수직인 방향으로 방출된다.The one or more light sources may be located entirely on one side of the body or, alternatively, may be partially integrated into the body and arranged to emit light on the side of the body not facing the image sensor. That is, the image sensor is positioned toward the first side of the body, and the first beam is emitted in a direction perpendicular to the second side opposite to the body.

제1 광원은 광학 입력 시스템으로부터, 즉 카메라 대물부의 중심으로부터 제1 거리(D1)에 배열된다. 본 명세서에서 도면을 참조하여 아래에서 설명되는 바와 같이, 제1 거리는 측량 반사기로부터의 제1 발산 광빔의 반사가 광학 입력 시스템을 통해 카메라에 들어가 이미지 센서에 도달하도록 선택되어야 한다.The first light source is arranged at a first distance D1 from the optical input system, ie from the center of the camera object. As described herein below with reference to the drawings, the first distance should be selected such that the reflection of the first divergent light beam from the survey reflector enters the camera through the optical input system and reaches the image sensor.

대략적인 정의에 따르면, 제1 거리(D1)는 제1 빔이 측량 반사기에 부딪히는 측량 반사기의 표면 영역의 치수, 예를 들어, 원형 표면 영역의 경우의 직경보다 작다. 이 근사는, 물리학에서 모델링에 일반적으로 사용되는 바와 같이, 수학적으로 이상적인 상황에 의해 표현되는 구성과 관련된 모니터링 구성에 관한 여러 가정을 기초로 한다. 이러한 가정은, 예를 들어, 제1 광원이 점 광원이고 광학 입력 시스템이 위치되는 바디와 동일한 평면에 위치되는 것과, 광학 입력 시스템이 무한히 작은 것과, 측량 반사기가 제1 광원에 중심을 둔 광을 유지하는 바디의 평면에서 완벽한 콘형 빔(conical beam)을 투사하는 것을 포함한다. 그러나, 제1 근사에 대해, 이러한 모델은 제1 거리에 대한 좋은 이해와 초기 근사를 제공한다.According to a rough definition, the first distance D1 is less than the dimension of the surface area of the survey reflector at which the first beam strikes the survey reflector, for example the diameter in the case of a circular surface area. This approximation, as commonly used for modeling in physics, is based on several assumptions about the monitoring configuration associated with the configuration represented by the mathematically ideal situation. This assumption is, for example, that the first light source is a point light source and is located in the same plane as the body in which the optical input system is located, that the optical input system is infinitely small, and that the survey reflector receives light centered on the first light source. It involves projecting a perfect conical beam in the plane of the holding body. However, for the first approximation, this model gives a good understanding and initial approximation of the first distance.

실제 상황에서, 측량 반사기는 10 mm 내지 200 mm, 일반적으로 20 mm 내지 100 mm의 범위에 있는 직경을 가질 것이다. 제1 거리는 측량 반사기의 직경보다 작아야 한다. 다른 직경을 갖는 측량 프리즘이 사용되는 경우, 제1 거리는 측량 반사기의 최소 직경보다 작아야 한다. 도 11 내지 15에 도시된 것과 같은 대상 유닛의 경우, 제1 거리는 개별 측량 반사기의 직경보다 작아야 한다.In a practical situation, a survey reflector will have a diameter in the range of 10 mm to 200 mm, typically 20 mm to 100 mm. The first distance should be less than the diameter of the survey reflector. If surveying prisms with different diameters are used, the first distance must be less than the minimum diameter of the surveying reflector. For target units such as those shown in Figures 11-15, the first distance must be less than the diameter of the individual survey reflectors.

제1 광원은 유리하게는 발광 다이오드(LED), 바람직하게는 고출력 LED를 포함한다. 제1 광원에 의해 방출된 광은 바람직하게는 적외선 범위에 있을 수 있지만, 다른 파장도 가능할 수 있다. 제1 입체각은 바람직하게는 45도보다 클 수 있고, 더욱 바람직하게는 50도보다 클 수 있고, 가장 바람직하게는 60도보다 클 수 있다. 제1 광원의 수 및 바디 상의 이의 위치는 이에 의해 방출되는 빔의 입체각에 따라 선택될 수 있어, 제1 광원의 집합에 의해 생성된 광이 카메라의 시야를 실질적으로 커버하도록 한다. 이에 의해, 카메라의 시야 내에 위치된 모든 측량 반사기는, 카메라 및/또는 광빔의 이동에 대한 필요성 없이, 하나 이상의 제1 광원에 의해 조명될 것이다.The first light source advantageously comprises a light emitting diode (LED), preferably a high power LED. The light emitted by the first light source may preferably be in the infrared range, although other wavelengths may be possible. The first solid angle may preferably be greater than 45 degrees, more preferably greater than 50 degrees, and most preferably greater than 60 degrees. The number of first light sources and their position on the body may be selected according to the solid angle of the beam emitted thereby, such that the light generated by the first set of light sources substantially covers the field of view of the camera. Thereby, any survey reflectors positioned within the field of view of the camera will be illuminated by the one or more first light sources, without the need for movement of the camera and/or light beam.

이미지 센서는, 하나 이상의 제1 발산 빔에 의해 조명되는 카메라의 시야의 일부 내에 위치된 모든 측량 반사기로부터, 하나 이상의 제1 광원에 의해 방출된 하나 이상의 제1 발산 빔의 반사를 수광하고 검출하도록 구성된다. 이를 위해, 이미지 센서는 바람직하게는 2차원 센서일 수 있다.The image sensor is configured to receive and detect reflections of the one or more first divergent beams emitted by the one or more first light sources from all survey reflectors positioned within a portion of a field of view of the camera illuminated by the one or more first divergent beams. do. For this purpose, the image sensor may preferably be a two-dimensional sensor.

하나 이상의 제1 광원에 의해 생성된 하나 이상의 발산 빔으로 복수의 개별적으로 위치된 측량 반사기를 동시에 조사(irradiate)함으로써, 복수의 측량 반사기는 실질적으로 동시에 측정될 수 있다. 이에 의해, 시스템의 복잡성과 측정에 필요한 시간이 감소될 수 있다.By simultaneously irradiating a plurality of individually positioned survey reflectors with one or more diverging beams generated by the one or more first light sources, the plurality of survey reflectors may be measured substantially simultaneously. Thereby, the complexity of the system and the time required for measurement can be reduced.

일부 실시예에 따르면, 바디의 광학 입력 시스템은 카메라의 대물부를 형성하는 슬릿 또는 핀홀과 같은 비굴절 요소를 포함한다. 다른 실시예에서, 비굴절 대물 광학 요소는 다른 회절 요소, 예를 들어, 프레넬 존 플레이트(Fresnel zone plate), 광자 체(photon sieve), 아치형 슬릿(arcuate slit), 마스크 또는 홀로그램 요소(holographic element)를 포함할 수 있다. 비굴절 요소는 측량 반사기 상으로의 제1 빔의 반사에 의해 형성된 광빔과, 카메라 내로 이미지 센서 상으로의 주변 광을 포함하는 광의 통과를 허용한다. 이러한 비굴절 요소 및 그 이점은 본 명세서에서 위에서 언급되었으며 WO 2019/143250 A1에 상세히 설명된다.According to some embodiments, the optical input system of the body includes a non-refractive element such as a slit or pinhole that forms the objective of the camera. In another embodiment, the non-refractive objective optical element is another diffractive element, for example a Fresnel zone plate, a photon sieve, an arcuate slit, a mask or a holographic element. ) may be included. The non-refracting element allows the passage of light, including a light beam formed by reflection of the first beam onto the survey reflector, and ambient light into the camera and onto the image sensor. These non-refractive elements and their advantages have been mentioned above herein and are described in detail in WO 2019/143250 A1.

대안적인 실시예에 따르면, 광학 입력 시스템은 렌즈 또는 렌즈 시스템을 포함한다. 바람직하게는, 광학 입력 시스템은 단일 렌즈를 포함한다. 이 렌즈가 충분히 얇고, 즉 낮은 굴절력을 가지며, 바디에 장착하는 것이 상대적으로 간단하고 그리고/또는 잘 정의된 경우, 렌즈 및/또는 이의 장착에 의해 도입되는 온도 효과가 이미지 센서에 의해 기록된 데이터의 처리에 있어서, 예를 들어, 모델링에 의해, 감소 및/또는 해결될 수 있다.According to an alternative embodiment, the optical input system comprises a lens or a lens system. Preferably, the optical input system comprises a single lens. If this lens is sufficiently thin, i.e. has low refractive power, and is relatively simple and/or well-defined to mount on the body, then the temperature effect introduced by the lens and/or its mounting will be the result of the data recorded by the image sensor. In processing, it may be reduced and/or addressed, for example, by modeling.

광학 엔트리 시스템이 제공되는 바디는 실질적으로 평면일 수 있거나, 또는 광학 엔트리 시스템 또는 카메라 대물부를 내부에 위치 설정하는 것을 허용하는 임의의 다른 기하학적 구조를 가질 수 있다.The body on which the optical entry system is provided may be substantially planar, or may have any other geometry that permits positioning the optical entry system or camera objective therein.

처리 유닛은 카메라 내에 또는 카메라에, 예를 들어, 이미지 센서에 가까운 카메라의 내부 공간 내에 위치될 수 있다. 대안적으로, 처리 유닛은 카메라로부터 원격에 위치될 수 있다.The processing unit may be located in the camera or in the camera, for example in the interior space of the camera close to the image sensor. Alternatively, the processing unit may be located remotely from the camera.

측량 반사기의 위치(position) 및/또는 위치(location)는 유리하게는 이미지 센서에 의해 기록된 데이터의 이미지 처리에 의해 결정된다.The position and/or location of the survey reflector is advantageously determined by image processing of the data recorded by the image sensor.

시스템은 실질적으로 연속적으로 그리고/또는 미리 결정된 샘플링 간격으로 데이터를 기록하기 위해 사용될 수 있다. 시준빔 대신 발산 광빔을 사용하고 카메라 대물부를 위하여 렌즈 대신 핀홀과 같은 비굴절 광학 요소를 사용하는 것으로 인한 광 강도에서의 손실을 보상하기 위하여, 이미지 센서에 의해 측정된 신호의 누적 시간(integration time)이 증가될 수 있다.The system may be used to record data substantially continuously and/or at predetermined sampling intervals. The integration time of the signal measured by the image sensor to compensate for the loss in light intensity due to using a diverging light beam instead of a collimated beam and using a non-refractive optical element such as a pinhole instead of a lens for the camera objective. can be increased.

대상 위치에서 능동 광원 대신에 예를 들어 프리즘인 측량 반사기를 사용하는 것은 특정 문제를 제시하며, 이에 대한 솔루션은 본 명세서에서 아래에 설명된 본 발명의 다른 실시예에서 제시된다.The use of a survey reflector, for example a prism, instead of an active light source at the target location presents a specific problem, the solution to which is presented herein in another embodiment of the invention described below.

카메라에 들어오는 주변(확산) 광을 포함하는 환경적 영향은 물체의 측정 및/또는 모니터링에 교란 또는 노이즈를 형성할 수 있다.Environmental influences, including ambient (diffuse) light entering the camera, can form disturbances or noise in the measurement and/or monitoring of objects.

일 실시예에서, 처리 유닛은 빔의 변조에 의해 제1 발산 빔에 제1 코드를 적용하도록 더 구성된다. 이에 의해, 정의된 코드 또는 패턴이 제1 발산 빔에 적용되거나 중첩된다. 이 제1 코드는 다양한 방식으로 적용될 수 있으며, 이는 신호 처리 분야에서 잘 알려져 있을 수 있다. 유리하게는, 제1 코드는 제1 발산 빔의 진폭 변조에 의해 제공될 수 있고, 그 결과 빔의 진폭이 정의된 방식으로 시간에 따라 변하게 된다. 예를 들어, 빔은 정의된 주파수 및/또는 위상을 갖는 정현파 방식으로 변할 수 있다. 제1 발산 빔의 진폭 변조에 의해, 이미지 센서의 데이터를 순차적으로 기록하고, 기록된 데이터 프레임의 이미지 처리 동안 필터링 기술을 적용하여, 환경적 영향이 억제될 수 있다. 이러한 필터링 기술은 처리된 이미지에서 주변광(판독: 일정한 광) 레벨을 바람직하게는 매우 낮은 수준으로 줄이는 반면. 처리된 이미지에서의 변조된 광은 억제되지 않는다.In an embodiment, the processing unit is further configured to apply the first code to the first diverging beam by modulation of the beam. Thereby, a defined code or pattern is applied or superimposed on the first diverging beam. This first code may be applied in various ways, which may be well known in the field of signal processing. Advantageously, the first code can be provided by amplitude modulation of the first diverging beam, with the result that the amplitude of the beam varies with time in a defined manner. For example, the beam may change in a sinusoidal fashion with a defined frequency and/or phase. By amplitude modulation of the first divergent beam, by sequentially recording the data of the image sensor, and applying filtering techniques during image processing of the recorded data frame, the environmental influence can be suppressed. While this filtering technique reduces the ambient light (reading: constant light) level in the processed image, preferably to a very low level. Modulated light in the processed image is not suppressed.

통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 광빔의 변조는 진폭 변조, 위상 및/또는 주파수의 변조, 상이한 편광 등을 포함하는 다양한 상이한 방식으로 수행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 상이한 주파수에서의 변조는 각각의 반사빔을 구별할 수 있게 하는 상이한 코드를 빔에 제공하는 임의의 적절한 수단을 아우르는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the modulation of the light beam may be performed in a variety of different ways, including amplitude modulation, modulation of phase and/or frequency, different polarizations, and the like, as will be understood by those skilled in the art. Modulation at different frequencies as described herein should be understood to encompass any suitable means of providing the beams with a different code that makes it possible to distinguish each reflected beam.

또한, 물체의 측정 및/또는 모니터링은 측량 반사기 이외의 다른 표면으로부터의 제1 발산 빔의 반사(확산 또는 거울형일 수 있음)에 의해 부정적인 영향을 받을 수 있다. 이러한 반사는 프리즘으로부터의 반사를 방해하거나, 심지어 허위 대상(false target)으로 나타날 수도 있다.Further, the measurement and/or monitoring of the object may be adversely affected by the reflection (which may be diffuse or specular) of the first divergent beam from a surface other than a survey reflector. These reflections may interfere with reflections from the prism, or even appear as false targets.

그러나, 측량 반사기 이외의 물체로부터의 제1 광원에 의해 방출된 광의 반사는 위에서 언급된 기술에 의해 충분히 억제되지 않을 것이다. 따라서, 본 발명의 과제는 측량 반사기 이외의 물체에서 카메라에서 생성된 광의 반사 효과를 감소시키는 것일 수 있다.However, the reflection of light emitted by the first light source from an object other than the survey reflector will not be sufficiently suppressed by the above-mentioned techniques. Accordingly, an object of the present invention may be to reduce the reflective effect of light generated by a camera on an object other than a survey reflector.

일 실시예에 따르면, 장치는 각각 제2 발산 빔을 방출하기 위한 하나 이상의 제2 광원을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 제2 광원은 상기 광학 입력 시스템으로부터 하나 이상의 제1 광원이 위치되는 제1 거리보다 더 큰 제2 거리(D2)에 배열되고, 처리 유닛은 제2 코드를 제2 발산 광빔에 적용하도록 구성되고, 제2 코드는 제1 코드와 상이하다. 제2 코드는 제1 코드와 유사한 방식으로 적용될 수 있다. 제1 발산 빔과 유사하게, 제2 발산 빔은 바람직하게는 0보다 큰 입체각(Ω2)을 갖는 콘 형상을 가질 수 있다.According to an embodiment, the device further comprises one or more second light sources, each for emitting a second diverging beam, the one or more second light sources being at a first distance from the optical input system at which the one or more first light sources are located. arranged at a second greater distance D2, the processing unit being configured to apply a second code to the second diverging lightbeam, the second code being different from the first code. The second code may be applied in a similar manner to the first code. Similar to the first diverging beam, the second diverging beam may preferably have a cone shape with a solid angle Ω2 greater than zero.

이에 의해, 하나 이상의 제2 발산 광빔은 하나 이상의 제1 발산 광빔으로부터 구별될 수 있다. 특히, 이미지 센서에 의해 검출된 제1 발산 광빔의 반사는 이미지 센서에 의해 검출된 제2 발산 광빔의 반사로부터 구별 가능하다. 이것은 유리하게는 본 문서의 다른 부분에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 사용될 수 있다.Thereby, the one or more second divergent light beams can be distinguished from the one or more first divergent light beams. In particular, the reflection of the first divergent light beam detected by the image sensor is distinguishable from the reflection of the second divergent light beam detected by the image sensor. This can advantageously be used as described in more detail elsewhere in this document.

제2 거리는 측량 반사기로부터의 제2 발산 광빔의 반사가 광학 입력 시스템을 통해 카메라에 들어가지 않도록 선택되어야 한다. 대략적인 정의에 따르면, 제1 거리의 대략적인 정의와 유사하게, 제2 거리는 제1 빔이 측량 반사기에 부딪히는 표면 영역의 치수, 예를 들어, 원형 표면 영역의 경우의 직경보다 작다. 본 명세서의 위에서, 측량 반사기의 치수, 즉 직경에 대한 통상적인 값이 제공되었다. 제2 거리는 이 치수보다 더 커야 한다. 상이한 치수, 즉 상이한 직경을 갖는 복수의 측량 반사기가 사용되는 경우, 제2 발산 광빔의 반사가 광학 입력 시스템을 통해 들어오는 것이 방지되도록, 제2 거리는 가장 큰 치수보다 더 커야 한다.The second distance should be chosen such that the reflection of the second divergent light beam from the survey reflector does not enter the camera through the optical input system. According to the coarse definition, similar to the coarse definition of the first distance, the second distance is less than the dimension of the surface area where the first beam strikes the survey reflector, for example the diameter in the case of a circular surface area. Above in this specification, typical values for the dimensions of the survey reflectors, ie diameters, have been given. The second distance must be greater than this dimension. If a plurality of survey reflectors with different dimensions, ie different diameters, are used, the second distance should be greater than the largest dimension so that reflection of the second diverging light beam is prevented from entering through the optical input system.

따라서, 제1 및 제2 빔은 이미지 처리 동안 및/또는 시스템 또는 측정 구성에서의 물리적 측정에 의해 서로 구별될 수 있다.Accordingly, the first and second beams may be distinguished from each other during image processing and/or by physical measurements in the system or measurement configuration.

일 실시예에 따르면, 제1 빔은 변조 주파수로 진폭 변조되고 제2 빔은 이 변조 주파수의 역위상으로 진폭 변조된다. 따라서, 유리하게는 비굴절 요소에 의해 형성되는 카메라 대물부, 예를 들어 핀홀은 프리즘에서 반사된 제1 광원만 볼 것이다. 그러나, 시야에 있는 다른 모든 물체는 두 광원의 광을 다시 대물부로 반사할 것이다. 그러나, 함께 더해진 동위상 및 역위상 변조 광은 일정한 광원으로 나타날 것이며, (주변광과 유사하게) 이미지 처리에서 상당히 억제될 것이다.According to one embodiment, the first beam is amplitude modulated with a modulation frequency and the second beam is amplitude modulated with an antiphase of this modulation frequency. Thus, advantageously the camera objective formed by the non-refractive element, for example a pinhole, will only see the first light source reflected from the prism. However, any other object in the field of view will reflect the light from both light sources back to the object. However, in-phase and out-of-phase modulated light added together will appear as a constant light source and will be significantly suppressed in image processing (similar to ambient light).

다른 실시예에 따르면, 제1 광원은 제1 파장(λ1)의 광을 방출할 수 있고, 제2 광원은 제1 파장과 상이한 제2 파장(λ2)의 광을 방출할 수 있다. 제1 및 제2 파장은 이미지 센서가 두 파장 모두에 대해 실질적으로 동일한 민감도를 갖도록 바람직하게는 서로 비교적 가깝다. 제1 파장(λ1)의 통과는 허용하지만 제2 파장(λ2)의 통과는 허용하지 않는 대역 통과 필터로 측량 반사기를 피팅함으로써, 제1 광빔만 측량 반사기에 의해 반사될 것이다. 이 실시예에서, 하나 이상의 제2 광원은 바람직하게는 하나 이상의 제1 광원에 가까이, 즉 바람직하게는 위에서 언급된 바와 같은 제2 거리보다는 제1 거리에 배치되어, 제1 및 제2 빔에 의한 해당하는 반사면의 조명에서의 차이를 회피한다. 그러나, 이 방법은 제2 거리에 위치된 제2 광원에 대해서도 허용 가능한 결과를 제공할 수 있다. 또한, 이 실시예에서, 제1 및 제2 빔에는 각각 제1 및 제2 코딩이 제공된다. 위에서 언급된 바와 같이, 제1 및 제2 코드와 각각 연관된 이미지들을 감산하는 것에 의해, 주변광의 영향이 필터링된 측량 반사기에 의해 발생된 반사가 획득될 수 있다.According to another embodiment, the first light source may emit light of a first wavelength (λ1), and the second light source may emit light of a second wavelength (λ2) different from the first wavelength. The first and second wavelengths are preferably relatively close to each other such that the image sensor has substantially the same sensitivity to both wavelengths. By fitting the survey reflector with a band pass filter that allows the passage of the first wavelength λ 1 but not the passage of the second wavelength λ 2 , only the first light beam will be reflected by the survey reflector. In this embodiment, the at least one second light source is preferably arranged close to the at least one first light source, ie preferably at a first distance rather than the second distance as mentioned above, so that Avoid differences in illumination of the corresponding reflective surfaces. However, this method may provide acceptable results even for a second light source located at a second distance. Also, in this embodiment, the first and second beams are provided with first and second coding, respectively. As mentioned above, by subtracting the images respectively associated with the first and second codes, the reflection generated by the survey reflector in which the influence of ambient light has been filtered can be obtained.

이러한 상이한 실시예들에 의해, 측량 반사기로부터의 반사는 측량 반사기 이외의 다른 표면, 즉 허위 대상으로부터의 거울형 반사로부터 구별될 수 있다.With these different embodiments, the reflection from the survey reflector can be distinguished from the specular reflection from a surface other than the survey reflector, ie the spurious object.

더하여, 카메라와 측량 반사기 사이의 거리를 측정하는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 시간 효율적인 방식으로 거리를 측정하는 것이 바람직할 수 있다.In addition, it may be desirable to measure the distance between the camera and the survey reflector. In particular, it may be desirable to measure the distance in a time efficient manner.

일 실시예에 따르면, 시스템은 제3 발산 빔을 방출하도록 구성된 하나 이상의 제3 광원을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 제3 광원은 상기 광학 입력 시스템으로부터 상기 제1 거리와 실질적으로 유사한 제3 거리에 배열되고, 처리 유닛은 상기 제3 발산 빔에 제3 코드를 적용하도록 더 구성되고, 상기 제3 코드는 제1 코드와 상이하다. 위에서 설명된 하나 이상의 제2 광원과 함께 사용될 때, 상기 제3 코드는 또한 상기 제2 코드와 상이하다. 제1 발산 빔과 유사하게, 제3 발산 빔은 바람직하게는 0보다 큰 입체각(Ω3)을 갖는 콘 형상을 가진다. 제1 및 제3 발산 빔은 실질적으로 동일한 파장을 갖는다. 제1 광원과 제3 광원에서 각각 생성된 이미지로부터, 이미지 센서, 즉 카메라와 다른 측량 반사기 사이의 거리가 측정될 수 있다. 광학 입력 시스템과 이미지 센서 사이의 거리 및 광학 입력 시스템의 광학 특성과 같이, 제1 및 제3 광원의 위치는 각각 알려져 있다. 이에 의해, 이미지 센서에서 검출된 특정 반사와 연관된 카메라와 측량 반사기 사이의 거리가 결정될 수 있다. 하나 이상의 제1 및 제3 광원은, 검출된 반사들 사이의 기준선(baseline)을 최대화할 수 있기 때문에, 바람직하게는 광학 입력 시스템의 서로 반대편에 있는 측에 배열된다.According to an embodiment, the system further comprises one or more third light sources configured to emit a third divergent beam, wherein the one or more third light sources are at a third distance from the optical input system substantially similar to the first distance. arranged, wherein the processing unit is further configured to apply a third code to the third diverging beam, wherein the third code is different from the first code. When used with one or more of the second light sources described above, the third code is also different from the second code. Similar to the first diverging beam, the third diverging beam preferably has a cone shape with a solid angle Ω3 greater than zero. The first and third diverging beams have substantially the same wavelength. From the images generated at the first light source and the third light source respectively, the distance between the image sensor, ie the camera, and the other survey reflector can be measured. The positions of the first and third light sources are known, respectively, such as the distance between the optical input system and the image sensor and the optical properties of the optical input system. Thereby, the distance between the camera and the survey reflector associated with a particular reflection detected at the image sensor may be determined. The one or more first and third light sources are preferably arranged on opposite sides of the optical input system, since it is possible to maximize a baseline between the detected reflections.

유리하게는, 본 명세서에 설명된 제2 및 제3 광원은 제1 광원과 유사하게 발광 다이오드를 포함한다. 제1, 제2 및 제3 광원은 달리 명시적으로 설명되지 않는 한 바람직하게는 실질적으로 동일한 파장의 광을 방출한다.Advantageously, the second and third light sources described herein comprise light emitting diodes similar to the first light source. The first, second and third light sources preferably emit light of substantially the same wavelength unless explicitly stated otherwise.

이미지 센서는 실질적으로 연속적으로 또는 특정된 샘플링 간격으로 원시 데이터의 프레임들을 제공한다. 서로 다른 샘플링 시간에 기록된 일련의 이러한 원시 데이터 프레임은, 예를 들어, 카메라로부터 방출된 광의 측량 반사기로부터의 반사를 나타내는 이미지를 생성하기 위해, 필터링, 수학 연산 등과 같은 다양한 이미지 처리 단계를 거친다. 일련의 원시 데이터 프레임은 적어도 2개를 포함하지만, 바람직하게는 1000, 10,000, 또는 그보다 더 클 수도 있는 더 많은 수의 이러한 원시 데이터 프레임을 포함한다. 당해 업계에서의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 하나 이상의 추가 단계가 또한 포함될 수 있다. 다른 광원으로부터의 기여분을 필터링하는 동안, 본 명세서에서 위에서 설명된 바와 같이, 상이한 코딩 또는 변조를 갖는 하나 이상의 제1, 제2 또는 제3 광원에 대한 이미지가 각각 획득될 수 있다. 제1, 제2 및/또는 제3 광원으로부터 각각 유래하는 광의 반사를 나타내는 이미지로부터, 다양한 정보가 획득될 수 있다.The image sensor provides frames of raw data substantially continuously or at specified sampling intervals. A series of these raw data frames recorded at different sampling times are subjected to various image processing steps, such as filtering, mathematical operations, etc., to produce an image representing, for example, the reflection from a survey reflector of light emitted from the camera. A series of raw data frames includes at least two, but preferably a greater number of such raw data frames, which may be 1000, 10,000, or even greater. As will be understood by one of ordinary skill in the art, one or more additional steps may also be included. While filtering contributions from other light sources, as described herein above, images for one or more first, second or third light sources each having a different coding or modulation may be acquired. Various information may be obtained from images representing reflections of light originating from the first, second and/or third light sources, respectively.

예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 제2 광원에 관한 이미지, 즉 이미지 센서에 의해 검출된 제2 코드를 갖는 반사광을 감산함으로써, 제1 광원에 관한 이미지, 즉 이미지 센서에 도달한 제1 코드를 갖는 반사광으로부터 감산될 수 있다. 이에 의해, 하나 이상의 측량 반사기에 의해 반사된 제1 발산 광빔으로부터 유래하는 정보가 획득될 수 있다. 이 기술은 측량 반사기 이외의 반사 표면으로부터의, 즉 이른바 허위 대상으로부터의 제1 발산 빔의 반사를 억제하는 것으로 나타났다. 이 기술을 사용하여, 10 dB 이상, 특히 10 내지 50 dB 이상의 억제가 성취되었다.For example, as described herein, an image relating to a second light source, i.e., an image relating to a first light source, i.e., a second light arriving at the image sensor, is subtracted by subtracting the reflected light having a second code detected by the image sensor. It can be subtracted from the reflected light with 1 code. Thereby, information may be obtained that originates from the first divergent light beam reflected by the one or more survey reflectors. This technique has been shown to suppress the reflection of the first divergent beam from reflective surfaces other than the survey reflector, ie from so-called false objects. Using this technique, suppression of more than 10 dB, especially more than 10-50 dB, was achieved.

제1 코딩의 광과 연관된 이미지를 제3 코딩과 연관된 대응하는 이미지와 결합함으로써, 카메라와 측량 반사기 사이의 거리가 결정될 수 있다. 또한, 결과에 따른 이미지의 대칭 특성으로부터, 허위 대상이 인식될 수 있다.By combining the image associated with the light of the first coding with the corresponding image associated with the third coding, the distance between the camera and the survey reflector can be determined. Also, from the symmetrical property of the resulting image, a false object can be recognized.

이미지 센서에 의해 기록된 데이터 및/또는 이 데이터의 처리를 통해 획득된 이미지에 추가 처리 단계가 적용될 수 있다. 특히, 예를 들어, 이미지를 하나 이상의 이전에 획득된 이미지 및/또는 사양 데이터와 비교할 때, 상관 기술이 적용되어, 이에 의해 하나 이상의 측량 반사기의 이동 및/또는 물체의 변형을 검출 및/또는 결정할 수 있다.Additional processing steps may be applied to data recorded by the image sensor and/or to images obtained through processing of this data. In particular, for example, when comparing an image with one or more previously acquired images and/or specification data, a correlation technique is applied to thereby detect and/or determine movement of one or more survey reflectors and/or deformation of the object. can

실시예들에 따르면, 처리 유닛은 명령 코드를 상기 제1 발산 빔에 적용하도록 더 구성된다. 이에 의해, 지시, 정보 및/또는 요청을 제공하는 명령 또는 신호가 측량 반사기로 전송될 수 있다. 이 명령 또는 신호를 제1 발산 빔에 적용함으로써, 이는 제1 발산 빔에 의해 조명되는 모든 측량 반사기에 동시에 브로드캐스트될 것이다. 이를 위해, 측량 반사기에는 명령을 수신하기 위한 수신기과, 이를 검출하고 처리하기 위한 대상 처리 유닛과, 바람직하게는, 명령에 응답하여 작업을 수행하는 하나 이상의 추가 특징이 제공되거나, 옆에 이들이 배열되었을 수 있다. 예를 들어, 이러한 대상 유닛에는 본 명세서에서 아래에 설명된 바와 같은 측량 반사기 식별 유닛이 제공되거나, 이러한 대상 유닛이 이를 포함할 수 있다. 이러한 명령 또는 신호의 일례는, 예를 들어, 명령에 응답하여 식별 신호를 전송함으로써, 측량 반사기에 자신을 식별하도록 요청하는 명령일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 같은 다른 유형의 정보, 예를 들어, 원격 측정(telemetry) 데이터가 이 기술에 의해 측량 반사기로부터 요청될 수 있다.According to embodiments, the processing unit is further configured to apply a command code to the first diverging beam. Thereby, commands or signals providing instructions, information and/or requests may be sent to the survey reflector. By applying this command or signal to the first diverging beam, it will be broadcast simultaneously to all survey reflectors illuminated by the first diverging beam. To this end, the survey reflector may be provided with a receiver for receiving a command, a target processing unit for detecting and processing it, and preferably one or more additional features for performing an action in response to the command, or they may be arranged next to it have. For example, such an object unit may be provided with, or may include, a survey reflector identification unit as described herein below. An example of such a command or signal could be a command that requests the survey reflector to identify itself, for example, by sending an identification signal in response to the command. Alternatively or additionally, other types of information such as telemetry data may be requested from the survey reflector by this technique.

본 발명의 또 다른 과제는 상이한 측량 반사기들을 서로 구별할 수 있게 하는 것일 수 있다.Another task of the present invention may be to be able to distinguish different survey reflectors from one another.

일 실시예에서, 시스템은 측량 반사기 식별 유닛을 더 포함하고, 상기 식별 유닛은 카메라로부터의 요청에 따라 식별 신호를 방출하도록 구성되고, 식별 신호는 각각의 측량 반사기에 대해 고유하다. 이 측량 반사기 식별 유닛은 측량 반사기에 배열되도록 구성된다.In one embodiment, the system further comprises a survey reflector identification unit, wherein the identification unit is configured to emit an identification signal upon request from the camera, the identification signal being unique to each survey reflector. This survey reflector identification unit is configured to be arranged in the survey reflector.

측량 반사기 식별 유닛은 유리하게는 다음을 포함한다:The survey reflector identification unit advantageously comprises:

- 카메라에 의해 방출된 제1 발산 빔을 수광하기 위한 수광기;- a receiver for receiving the first divergent beam emitted by the camera;

- 상기 수광기에 결합된 마이크로컨트롤러; 및- a microcontroller coupled to said receiver; and

- 명령이 상기 마이크로컨트롤러에 의해 검출될 때 상기 식별 신호를 방출하도록 구성된 식별 유닛 발광기(light emitter). 식별 신호는 유리하게는 제한된 양의 시간 동안 방출되는 코드의 형태로 방출될 수 있다.- an identification unit light emitter configured to emit said identification signal when a command is detected by said microcontroller. The identification signal may advantageously be emitted in the form of a code that is emitted for a limited amount of time.

수광기는 유리하게는 저전력 소비만을 하는 초저전력 고감도 수광기일 수 있다. 이러한 수신기의 일례는 WO 2020/027660 A1에 설명된다. 수광기는 제1 광빔을 실질적으로 연속적으로 수광하도록 구성될 수 있고, 마이크로컨트롤러는 식별 신호에 대한 명령 또는 요청이 제1 광빔에 제공되는지 여부를 결정한다.The receiver may advantageously be an ultra-low power, high-sensitivity receiver with only low power consumption. An example of such a receiver is described in WO 2020/027660 A1. The light receiver may be configured to receive the first light beam substantially continuously, and the microcontroller determines whether a command or request for an identification signal is provided to the first light beam.

카메라는 유리하게는, 예를 들어, 제1 발산 광빔에 추가되거나 중첩된 신호 또는 코드로서, 제1 광원에 의해 방출된 광을 통해 식별 신호에 대한 명령 또는 요청을 방출하도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 식별에 대한 요청은 하나 이상의 제1 발산 광빔에 의해 커버되는 시야의 부분 내의 모든 측량 반사기에 동시에 전송된다. 즉, 동일한 식별 요청이 각각의 측량 반사기에 의해 수신되고, 응답하여 각각 자신의 고유 식별 신호를 카메라로 다시 방출한다.The camera may advantageously be configured to emit a command or request for an identification signal via the light emitted by the first light source, for example as a signal or code superimposed or added to the first divergent light beam. Thereby, the request for identification is simultaneously transmitted to all survey reflectors within the portion of the field of view covered by the one or more first divergent light beams. That is, the same identification request is received by each survey reflector, and in response each emits its own unique identification signal back to the camera.

이것은 실질적으로 자동화된 방식으로 하나 이상의 제1 광원에 의해 조명된 카메라의 시야의 부분 내에서 각각의 측량 반사기의 실질적인 동시 식별을 가능하게 하여, 이에 따라 복수의 측량 반사기의 자동 측량 및/또는 모니터링을 더욱 용이하게 한다.This enables substantially simultaneous identification of each survey reflector within a portion of the field of view of the camera illuminated by the one or more first light sources in a substantially automated manner, thereby allowing automatic surveying and/or monitoring of a plurality of survey reflectors make it easier

예를 들어 발광 다이오드를 포함할 수 있는 식별 유닛 발광기는 단지 요청에 응답하여 식별 신호를 방출하기 때문에, 식별 유닛의 에너지 소비는 낮게 유지될 수 있다.Since the identification unit light emitter, which may for example comprise a light emitting diode, only emits an identification signal in response to a request, the energy consumption of the identification unit can be kept low.

위에서 설명된 상이한 실시예들은 통상의 기술자에 의해 이해되는 방식으로 조합될 수 있다.The different embodiments described above may be combined in a manner understood by a person skilled in the art.

본 발명의 제2 양태에서, 물체 상의 복수의 측량 반사기를 모니터링하기 위한 방법이 제공되고, 방법은,In a second aspect of the present invention, there is provided a method for monitoring a plurality of survey reflectors on an object, the method comprising:

제1 카메라 위치에서,at the first camera position,

하나 이상의 제1 광원 각각에 의해, 상기 복수의 측량 반사기를 향하여 0보다 큰 입체각을 갖는 제1 발산 빔을 방출하는 단계 - 상기 복수의 측량 반사기는 상기 하나 이상의 제1 광원으로부터의 상기 하나 이상의 제1 발산 빔에 의해 실질적으로 동시에 조사되고(irradiated), 상기 하나 이상의 제1 광원은 실질적으로 고정된 위치에 유지됨 -; 및 emitting, by each of one or more first light sources, a first divergent beam having a solid angle greater than zero toward the plurality of survey reflectors, wherein the plurality of survey reflectors comprises the one or more first light sources from the one or more first light sources. irradiated substantially simultaneously by the diverging beam, wherein the at least one first light source is maintained in a substantially fixed position; and

이미지 센서에 의해, 상기 복수의 측량 반사기에 의한 상기 제1 발산 빔의 반사를 포함하는 반사 광빔을 나타내는 데이터를 기록하는 단계 recording, by an image sensor, data representative of a reflected light beam comprising reflection of the first divergent beam by the plurality of survey reflectors;

에 의해 상기 위치들을 모니터링하는 단계; 및monitoring the locations by and

상기 데이터의 이미지 처리에 의해, 상기 데이터로부터 각각의 측량 반사기의 위치를 결정하고, 각각의 측량 반사기의 결정된 위치와 측량 반사기의 이전에 결정된 위치의 비교에 기초하여 상기 복수의 측량 반사기 중 하나 이상 측량 반사기의 이동을 검출하는 단계determine a position of each survey reflector from the data by image processing of the data, and survey at least one of the plurality of survey reflectors based on a comparison of the determined position of each survey reflector with a previously determined position of the survey reflector detecting movement of the reflector.

를 포함한다.includes

본 발명의 제2 양태에 따른 방법은 유리하게는 제1 양태에 따른 시스템을 사용하여 수행되어, 대응하는 효과 및 이점을 성취할 수 있다.The method according to the second aspect of the invention can advantageously be carried out using the system according to the first aspect to achieve corresponding effects and advantages.

바람직한 실시예에서, 데이터의 이미지 처리는 제1 양태와 관련하여 설명된 하나 이상의 단계를 포함한다.In a preferred embodiment, the image processing of the data comprises one or more steps described in relation to the first aspect.

특히, 방법은 제1 양태를 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, 환경 간섭 및/또는 허위 대상으로부터의 교란을 감소시키도록 더 구성될 수 있다.In particular, the method may be further configured to reduce environmental interference and/or disturbance from a false object, as described above with reference to the first aspect.

일 실시예에서, 제1 코드가 제1 발산 빔에 적용된다. 이것은 제1 양태를 참조하여 설명된 바와 같은 임의의 방법에 따라 적용될 수 있다. 필터링 기술은 상기 데이터를 이미지 처리할 때 적용될 수 있으며, 이에 의해 다른 광원 및/또는 다른 반사로부터의 상기 제1 빔의 반사로부터 유래하는 광을 구별할 수 있다.In one embodiment, a first code is applied to the first diverging beam. This can be applied according to any method as described with reference to the first aspect. Filtering techniques may be applied when image processing the data, thereby distinguishing light originating from reflections of the first beam from other light sources and/or other reflections.

일부 구현예에 따르면, 방법은 다음 단계들을 더 포함한다:According to some embodiments, the method further comprises the following steps:

광의 통과를 허용하는 광학 입력 시스템이 제공된 바디를 제공하고 - 바디는 제1 측 및 제2 측을 가짐 -, 상기 제1 측이 상기 카메라의 내부 공간을 향하고 상기 제2 측이 상기 내부 공간으로부터 멀리 향하여 상기 이미지 센서가 상기 바디의 제1 측에 상기 내부 공간 내에 배열되고 상기 하나 이상의 제1 광원이 상기 바디의 상기 제2 측에 배열되도록 상기 바디를 배열하는 단계;providing a body provided with an optical input system allowing passage of light, the body having a first side and a second side, the first side facing the interior space of the camera and the second side facing away from the interior space arranging the body toward, such that the image sensor is arranged in the interior space on a first side of the body and the one or more first light sources are arranged on the second side of the body;

상기 광학 입력 시스템으로부터 제1 거리(D1)에 상기 하나 이상의 제1 광원을 배열하는 단계;arranging the one or more first light sources at a first distance (D1) from the optical input system;

상기 제1 거리(D)보다 큰 제2 거리(D2)에 하나 이상의 제2 광원을 배열하고, 상기 하나 이상의 제2 광원 각각에 의해 제2 발산 빔을 방출하는 단계; 및arranging one or more second light sources at a second distance (D2) greater than the first distance (D), emitting a second divergent beam by each of the one or more second light sources; and

상기 제2 발산 빔에 제2 코드를 적용하는 단계 - 상기 제2 코드는 상기 제1 코드와 상이함 -.applying a second code to the second diverging beam, wherein the second code is different from the first code.

제1 및 제2 거리는 바람직하게는 제1 양태를 참조하여 본 명세서에서 위에서 정의된 바와 같이 정의된다. 제1 및 제2 코드는 제1 양태를 참조하여 위에서 설명된 기술들 중 하나 이상에 따라 적용될 수 있다.The first and second distances are preferably defined as defined above herein with reference to the first aspect. The first and second codes may be applied according to one or more of the techniques described above with reference to the first aspect.

일부 실시예에 따르면, 방법은 다음을 더 포함한다:According to some embodiments, the method further comprises:

제1 코드가 제공된 반사광으로부터 제1 이미지를 생성하는 단계;generating a first image from the reflected light provided with the first code;

제2 코드가 제공된 반사광으로부터 제2 이미지를 생성하는 단계; 및generating a second image from the reflected light provided with the second code; and

제1 이미지로부터 제2 이미지를 감산하고, 결과에 따른 이미지로부터 측량 반사기 중 하나 이상의 측량 반사기의 위치 및/또는 이동을 결정하는 단계.subtracting the second image from the first image and determining a position and/or movement of one or more of the survey reflectors from the resulting image.

이에 의해, 제1 빔, 즉 측정 빔의 반사로 인한 이미지가 환경적 영향에 의해 야기되는 교란으로부터 분리될 수 있다.Thereby, the image due to the reflection of the first beam, ie the measuring beam, can be separated from disturbances caused by environmental influences.

본 발명의 또 다른 과제는 측량 반사기로부터의 반사를 다른 거울형 반사, 즉 허위 대상과 구별하는 것이다.Another task of the present invention is to distinguish the reflection from the survey reflector from other specular reflections, i.e. false objects.

일 실시예에 따르면, 방법은 하나 이상의 제3 광원을 제공하는 단계 및 제3 코드를 제3 발산 빔에 적용하는 단계를 더 포함하며, 제3 코드는 제1 코드와 상이하다. 제3 광원은 광학 입력 시스템으로부터 제1 거리에 비교 가능한 제3 거리(D3)에 배열된다. 코딩을 적용하는 과정은 위에서 설명된 바와 같이 수행될 수 있다. 방법은, 제1 및 제3 발산 빔의 반사에 대해 각각 성취된 이미지에 기초하여, 검출된 이미지가 측량 반사기로부터 유래하는지 또는 다른 반사 요소로부터 유래하는지를 결정하는 단계를 더 포함한다. 이것은 검출된 이미지가 광원의 위치에 대해 미러링되는지 여부에 따라 결정될 수 있다.According to an embodiment, the method further comprises providing one or more third light sources and applying a third code to the third diverging beam, wherein the third code is different from the first code. The third light source is arranged at a third distance D3 comparable to the first distance from the optical input system. The process of applying the coding may be performed as described above. The method further includes determining whether the detected image originates from a survey reflector or from another reflective element, based on images obtained for reflections of the first and third diverging beams, respectively. This may depend on whether the detected image is mirrored with respect to the position of the light source.

제1 및 제2 광빔 각각의 측량 반사기로부터의 반사는 데이터의 이미지 처리에 의해 획득된 이미지에서 2개의 별개의 구별 가능한 대상으로 나타날 것이다. 프리즘으로부터 반사되거나 광원이 중공 거울의 초점 거리 밖에 위치되는 경우 중공 거울로부터 반사되는 경우, 이미지는 프리즘 또는 중공 거울의 중심에 대해 미러링되어 나타날 것이다. 이에 의해, 이러한 반사가 카메라 시야 내의 다른 반사 표면이 아니라 측량 반사기로부터 유래한다는 것이 확인될 수 있다.The reflections from the survey reflectors of each of the first and second lightbeams will appear as two separate distinguishable objects in the image obtained by image processing of the data. If reflected from a prism or reflected from a hollow mirror when the light source is positioned outside the focal length of the hollow mirror, the image will appear mirrored about the center of the prism or hollow mirror. Thereby it can be confirmed that these reflections originate from the survey reflector and not from other reflective surfaces within the camera field of view.

본 발명의 또 다른 과제는 카메라와 측량 반사기 사이의 거리를 결정하는 것일 수 있다.Another task of the present invention may be to determine the distance between the camera and the survey reflector.

이것은, 바람직하게는 제1 광원보다 상기 비굴절 소자의 반대 측에, 본 명세서에서 위에서 설명된 바와 같은 하나 이상의 제3 광원을 제공하는 단계를 방법이 더 포함하는 일 실시예에 의해 실현될 수 있다. 카메라와 측량 반사기 사이의 거리는 제1 광원에서 방출되는 광의 측량 반사기로부터의 반사에 유래하는 결과에 따른 이미지에서의 제1 점(p1)과, 제3 광원에서 방출되는 광의 측량 반사기로부터의 반사에 유래하는 제2 점(p2) 사이의 거리로부터 결정될 수 있다.This may be realized by an embodiment wherein the method further comprises the step of providing one or more third light sources as described herein above, preferably on the opposite side of the non-refracting element than the first light source. . The distance between the camera and the survey reflector is the first point p1 in the resulting image resulting from the reflection from the survey reflector of the light emitted from the first light source and the reflection from the survey reflector of the light emitted from the third light source may be determined from the distance between the second points p2.

이 실시예에서, 서로에 대한 그리고 광학 입력 시스템, 예를 들어 핀홀과 같은 비굴절 요소에 대한 제1 및 제3 광원의 위치 때문에, 카메라와 측량 반사기 사이의 거리가 결정될 수 있다. 제1 및 제3 광원은 비굴절 요소의 서로 반대편에 있는 측에 위치될 필요는 없지만, 이것은 양 광원이 광학 입력 시스템으로부터 설정된 최대 거리 내에 유지되는 동안 2개의 광원 사이의 기준선을 최대화하므로 바람직할 수 있다.In this embodiment, the distance between the camera and the survey reflector can be determined because of the positions of the first and third light sources relative to each other and to the optical input system, for example a non-refractive element such as a pinhole. The first and third light sources need not be located on opposite sides of the non-refractive element, but this may be desirable as it maximizes the baseline between the two light sources while both light sources remain within a set maximum distance from the optical input system. have.

거리를 측정하기 위한 실시예는 유리하게는 원하지 않는 반사를 억제하기 위해 위에서 설명된 실시예 중 어느 하나와 결합될 수 있다. 이에 의해, 반사가 구별 및/또는 억제되는 동시에, 카메라와 측량 반사기 사이의 거리가 측정될 수 있다.Embodiments for measuring distance may advantageously be combined with any of the embodiments described above to suppress unwanted reflections. Thereby, the distance between the camera and the survey reflector can be measured while the reflection is discriminated and/or suppressed.

일 실시예에 따르면, 거리는 다음을 더 포함하는 방법에 의해 결정될 수 있다:According to an embodiment, the distance may be determined by a method further comprising:

- 바디에 제1 및 제2 광학 입력 시스템을 제공하는 단계;- providing the body with first and second optical input systems;

- 제1 및 제2 광학 입력 시스템 사이의 기준선으로부터의 카메라와 측량 반사기 사이의 거리 및 제1 및 제2 광학 입력 시스템으로부터 생성된 투사된 대상 이미지 사이의 거리를 결정하는 단계.- determining the distance between the camera and the survey reflector from the baseline between the first and second optical input systems and the distance between the projected object images generated from the first and second optical input systems.

제1 및 제2 광학 입력 시스템은, 본 명세서에서 위에서 설명된 바와 같이, 카메라의 대물부로서 작용하는 예를 들어 핀홀인 비굴절 요소 또는 하나 이상의 렌즈, 바람직하게는 단일 렌즈를 포함할 수 있다.The first and second optical input systems may comprise one or more lenses, preferably a single lens, or a non-refractive element, for example a pinhole, which acts as the objective of the camera, as described herein above.

다른 실시예에 따르면, 거리는 다른 카메라 위치에 위치된 2개의 카메라를 사용하여 결정될 수 있으며, 카메라는 각각의 카메라의 광축이 서로에 대해 기울어져 동일한 세트의 측량 반사기를 보도록 배열된다. 방법은,According to another embodiment, the distance may be determined using two cameras positioned at different camera positions, the cameras arranged such that the optical axis of each camera is tilted relative to each other to see the same set of survey reflectors. Way,

상기 제1 카메라 위치로부터 떨어져 위치 설정되는 제2 카메라 위치에서 상기 위치들을 모니터링하는 단계 - 상기 제1 카메라 위치와 기준 측량 반사기 사이의 제1 시야선(viewing line)은 상기 제2 카메라 위치와 상기 기준 측량 반사기 사이의 제2 시야선에 대하여 기울어지게 배향됨 -; 및monitoring the positions at a second camera position positioned away from the first camera position, wherein a first viewing line between the first camera position and a reference survey reflector is between the second camera position and the reference oriented obliquely with respect to a second line of sight between the survey reflectors; and

상기 제1 카메라 위치 및 상기 제2 카메라 위치에서의 상기 모니터링에 기초하여 상기 측량 반사기의 3차원 좌표를 결정하는 단계determining three-dimensional coordinates of the survey reflector based on the monitoring at the first camera position and the second camera position;

를 더 포함하고,further comprising,

상기 제2 카메라 위치에서의 상기 모니터링은 상기 제1 카메라 위치에서의 상기 모니터링과 유사하게 수행된다.The monitoring at the second camera position is performed similarly to the monitoring at the first camera position.

3차원 좌표는, 당해 업계에서의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 다양한 방법에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 삼각 측량 방법이 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 구성에서, 하나 이상의 특징 사이의 거리 및/또는 서로에 대한 하나 이상의 특징의 배향 각도와 같은 하나 이상의 파라미터가 알려져 있다.The three-dimensional coordinates may be determined according to various methods, as will be understood by one of ordinary skill in the art. For example, a triangulation method may be used. Generally, in the above configuration, one or more parameters are known, such as the distance between one or more features and/or the orientation angle of the one or more features with respect to each other.

측량 반사기의 3차원 좌표의 결정은 양 카메라에 의해 모니터링되고 있는 최소량의 측량 반사기와 (2개의 측량 반사기 사이, 2개의 카메라 사이 또는 카메라 중 하나와 측량 반사기 중 하나 사이의) 알려져 있는 하나 이상의 거리를 필요로 할 수 있다. 이것은 알려진 수학적 방법에 의해 풀이될 수 있는 다수의 미지수를 갖는 방정식 세트를 제공할 것이다. 선택적으로, 추가로 카메라의 배향 또는 기울기(피치(pitch) 및 롤(roll))는 예를 들어 카메라에 제공된 틸트 센서에 의해 측정될 수 있다. 카메라의 기울기를 아는 것은 방정식을 풀이하는 데 필요한 측량 반사기의 수를 줄인다.Determination of the three-dimensional coordinates of the survey reflector is determined by determining the least amount of the survey reflector being monitored by both cameras and at least one known distance (between two survey reflectors, between two cameras, or between one of the cameras and one of the survey reflectors). may need This will provide a set of equations with a number of unknowns that can be solved by known mathematical methods. Optionally, furthermore, the orientation or tilt (pitch and roll) of the camera can be measured, for example by means of a tilt sensor provided in the camera. Knowing the tilt of the camera reduces the number of survey reflectors needed to solve the equation.

제1 양태를 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 과제는 상이한 측량 반사기를 구별하는 것일 수 있다.As described above with reference to the first aspect, another challenge of the present invention may be to distinguish different survey reflectors.

일 실시예에 따르면, 방법은 다음을 더 포함한다:According to one embodiment, the method further comprises:

상기 하나 이상의 제1 광원을 사용하여 측량 반사기 식별 명령을 방출하는 단계; 및emitting a survey reflector identification command using the one or more first light sources; and

상기 측량 반사기에 위치된 식별 유닛 발광기에 의해, 상기 측량 반사기 식별 명령에 응답하여 식별 신호를 방출하는 단계.emitting, by an identification unit light emitter located in the survey reflector, an identification signal in response to the survey reflector identification command.

유리하게는, 식별 신호는 제한된 시간 동안 방출되는 코드의 형태로 방출된다. 바람직하게는, 식별 신호는 각각의 측량 반사기에 대해, 특히 이웃하는 측량 반사기에 대해 고유하다. 거리에 기초하여 서로 구별 가능할 수 있을 정도로 충분히 떨어져 위치된 측량 반사기들의 경우, 식별 신호 또는 코드는 재사용될 수 있다. 이 경우, 이는 식별 신호와 함께 검출 및/또는 해석될 때 고유 식별을 제공하는 추가 코드 또는 신호와 결합될 수 있다.Advantageously, the identification signal is emitted in the form of a code that is emitted for a limited time. Preferably, the identification signal is unique for each survey reflector, in particular for a neighboring survey reflector. In the case of survey reflectors positioned far enough apart to be distinguishable from each other based on distance, the identification signal or code can be reused. In this case, it may be combined with an additional code or signal that, when detected and/or interpreted together with the identification signal, provides a unique identification.

이것은 위에서 설명된 바와 같이 측량 반사기 식별 유닛을 사용함으로써 성취될 수 있다.This can be accomplished by using a survey reflector identification unit as described above.

제3 양태에 따르면, 물체 상의 복수의 위치에 배열된 측량 반사기를 모니터링하기 위한 시스템이 제공되고, 이 시스템은:According to a third aspect, there is provided a system for monitoring a survey reflector arranged at a plurality of locations on an object, the system comprising:

상기 측량 반사기를 모니터링하도록 구성된 카메라로서,A camera configured to monitor the survey reflector, comprising:

각각 제1 발산 빔을 방출하기 위한 하나 이상의 제1 광원; one or more first light sources, each for emitting a first divergent beam;

각각 제2 발산 빔을 방출하기 위한 하나 이상의 제2 광원; one or more second light sources, each for emitting a second diverging beam;

상기 복수의 측량 반사기에 의한 상기 제1 발산 빔의 반사를 포함하는 반사 광빔을 수광하고 데이터를 제공하기 위한 이미지 센서; 및 an image sensor for receiving a reflected light beam comprising reflection of the first divergent beam by the plurality of survey reflectors and providing data; and

광학 입력 시스템이 제공된 바디 - 상기 바디는 상기 카메라의 내부 공간을 향하는 제1 측과, 상기 내부 공간으로부터 멀리 향하는 제2 측을 가지며, 상기 이미지 센서는 상기 내부 공간 내에 위치되고, 상기 제1 및 제2 광원은 상기 바디의 상기 제2 측에 위치됨 - a body provided with an optical input system, the body having a first side facing an interior space of the camera and a second side facing away from the interior space, wherein the image sensor is located within the interior space, the first and first 2 a light source is located on the second side of the body -

를 포함하는 카메라; 및a camera comprising; and

상기 데이터를 처리하도록 구성된 처리 유닛a processing unit configured to process the data

을 포함하고,including,

상기 제1 광원은 상기 광학 입력 시스템으로부터 제1 거리(D1)에 배열되고, 상기 제2 광원은 상기 광학 입력 시스템으로부터 제1 거리보다 더 큰 제2 거리(D2)에 배열되고,the first light source is arranged at a first distance D1 from the optical input system, the second light source is arranged at a second distance D2 greater than the first distance from the optical input system,

처리 유닛은, 제1 코드를 제1 빔에 적용하고 제2 코드를 제2 빔에 적용하도록 구성되고, 제2 코드는 제1 코드와 상이하다.The processing unit is configured to apply the first code to the first beam and to apply the second code to the second beam, wherein the second code is different from the first code.

제3 양태에 따른 시스템의 특징은 바람직하게는 제1 양태에 따른 시스템의 대응하는 특징과 유사하거나 비슷하고, 그 특징 또는 실시예 중 임의의 하나와 조합될 수 있다.The features of the system according to the third aspect are preferably similar or similar to the corresponding features of the system according to the first aspect, and can be combined with any one of its features or embodiments.

제1 및 제2 발산 빔은 0보다 큰 입체각을 갖는 발산 빔이고, 바람직하게는 콘(cone) 형상을 가질 수 있다.The first and second diverging beams are divergent beams having a solid angle greater than zero, and may preferably have a cone shape.

특히, 처리 유닛은 유리하게는 제1 양태를 참조하여 위에서 설명된 방식으로 작동 및/또는 기능한다.In particular, the processing unit advantageously operates and/or functions in the manner described above with reference to the first aspect.

제4 양태에 따르면, 물체 상의 위치들을 모니터링하기 위한 방법이 제공되고, 상기 방법:According to a fourth aspect, there is provided a method for monitoring positions on an object, the method comprising:

상기 물체 상에 복수의 측량 반사기를 제공하는 단계 - 각각의 측량 반사기는 상기 위치들 중 하나에 제공됨 -;providing a plurality of survey reflectors on the object, each survey reflector being provided at one of the locations;

상기 위치들을,the locations,

하나 이상의 제1 광원 각각에 의해, 상기 복수의 측량 반사기를 향하여 제1 발산 빔을 방출하는 단계; emitting, by each of one or more first light sources, a first divergent beam towards the plurality of survey reflectors;

하나 이상의 제2 광원 각각에 의해, 상기 복수의 측량 반사기를 향하여 제2 발산 빔을 방출하는 단계; 및 emitting, by each of one or more second light sources, a second divergent beam towards the plurality of survey reflectors; and

이미지 센서에 의해, 상기 복수의 측량 반사기에 의한 상기 제1 발산 빔의 반사를 포함하는 반사 광빔을 나타내는 데이터를 기록하는 단계 recording, by an image sensor, data representative of a reflected light beam comprising reflection of the first divergent beam by the plurality of survey reflectors;

에 의해 모니터링하는 단계; 및monitoring by; and

상기 데이터의 이미지 처리에 의해, 상기 데이터로부터 각각의 측량 반사기의 위치를 결정하고, 각각의 측량 반사기의 결정된 위치와 측량 반사기의 이전에 결정된 위치의 비교에 기초하여 상기 복수의 측량 반사기 중 하나 이상 측량 반사기의 이동을 검출하는 단계determine a position of each survey reflector from the data by image processing of the data, and survey at least one of the plurality of survey reflectors based on a comparison of the determined position of each survey reflector with a previously determined position of the survey reflector detecting movement of the reflector.

를 포함하고,including,

방법은, 제1 발산 빔에 제1 코드를 적용하고 제2 발산 빔에 제2 코드를 적용하는 단계를 더 포함하고, 제2 코드는 상기 제1 코드와 상이하다.The method further comprises applying a first code to the first diverging beam and applying a second code to the second diverging beam, wherein the second code is different from the first code.

이러한 특징들은 특히 측량 반사기의 반사를 카메라에 들어오는 다른 반사 및/또는 주변광과 구별할 수 있게 하고 그리고/또는 환경적 영향 및/또는 측량 반사기 이외의 표면으로부터의 반사로부터의 영향 및/또는 교란을 감소시킬 수 있게 한다.These features make it possible, in particular, to distinguish the reflection of a survey reflector from other reflections and/or ambient light entering the camera and/or to reduce influences and/or disturbances from environmental influences and/or reflections from surfaces other than the survey reflector. make it possible to reduce

제4 양태에 따른 방법은 유리하게는 제3 양태에 따른 장치를 사용하여 수행되어, 제3 양태를 참조하여 위에서 설명된 바와 같은 기술적 효과 및/또는 이점을 획득할 수 있다.The method according to the fourth aspect may be advantageously performed using the apparatus according to the third aspect to obtain the technical effects and/or advantages as described above with reference to the third aspect.

제4 양태에 따른 방법은 제2 양태를 참조하여 설명된 하나 이상의 단계 또는 특징을 포함할 수 있다.A method according to the fourth aspect may comprise one or more steps or features described with reference to the second aspect.

본 발명의 제5 양태에 따르면, 위에서 설명된 바와 같은 측량 반사기를 포함하는 비컨이 제공된다. 또한, 비컨은 위에서 설명된 바와 같이 측량 반사기 식별 유닛을 포함할 수 있다. 또한, 비콘에서 측량 반사기에는 위에서 설명된 바와 같이 광학 대역 통과 필터 및/또는 능동 변조기가 제공, 즉 피팅될 수 있다.According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a beacon comprising a survey reflector as described above. The beacon may also include a survey reflector identification unit as described above. Furthermore, the survey reflector in the beacon may be provided, ie fitted, with an optical band pass filter and/or an active modulator as described above.

제6 양태에 따르면, 제1 또는 제3 양태에 따른 시스템 및 제5 양태에 따른 복수의 비컨을 포함하는 물체 상의 위치들을 모니터링하기 위한 시스템이 제공된다.According to a sixth aspect, there is provided a system for monitoring positions on an object comprising a system according to the first or third aspect and a plurality of beacons according to the fifth aspect.

위에서 설명된 바와 같이, 시준된 레이저 빔을 사용하는 종래의 측량 시스템과 대조적으로, 바람직하게는 LED로부터의 넓은 발산 빔이 사용된다. 발산 광빔의 사용은 측량 반사기에서 단면적당 더 낮은 광속 또는 광 강도로 이어진다. 그 결과, 카메라와 이미지 센서에 도달하는 반사광의 강도가 더 낮을 것이다. 이것은 시스템의 작동 범위에 원하지 않는 제한을 가할 수 있다. 특히, 카메라에 핀홀 또는 다른 비굴절 광학 요소가 대물부로서 제공되는 바람직한 실시예에서, 이것은 이미지 센서에서 매우 낮은 광 강도로 이어질 수 있다. 따라서, 이미지 센서에 도달하는 반사광의 광도를 증가시키는 것이 바람직할 것이다.As described above, in contrast to conventional surveying systems that use a collimated laser beam, a broad divergent beam from the LED is preferably used. The use of a diverging light beam leads to a lower luminous flux or light intensity per cross-sectional area in the survey reflector. As a result, the intensity of the reflected light reaching the camera and image sensor will be lower. This can place undesirable limits on the operating range of the system. In particular, in preferred embodiments where the camera is provided with a pinhole or other non-refractive optical element as the objective, this can lead to very low light intensity in the image sensor. Therefore, it would be desirable to increase the luminosity of the reflected light reaching the image sensor.

제7 양태에 따르면, 위에서 설명된 시스템 또는 방법 중 임의의 것에서 사용하기 위한 대상 유닛이 제공되며, 대상 유닛은 하나의 단일 평면에 배열된 복수의 측량 반사기를 포함한다.According to a seventh aspect, there is provided a subject unit for use in any of the systems or methods described above, the subject unit comprising a plurality of survey reflectors arranged in one single plane.

하나의 단일 평면에 배열된 복수의 측량 반사기를 포함하는 대상 유닛의 사용에 의해, 개별 측량 반사기가 모니터링될 물체에서 복수의 위치의 각각에 사용되는 상황에 비해, 반사광의 양이 증가되어, 이미지 센서에서 더 높은 광 강도로 이어진다. 이에 의해, 본 명세서에서 위에서 설명된 측량 시스템과 같은 측량 시스템의 작동 거리 및 검출 범위가 증가될 수 있다. 측량 프리즘과 같은 복수의 측량 반사기를 포함하는 대상 유닛은 통상적으로 사용되는 개별 측량 반사기보다 더 먼 거리에서 볼 수 있다.By use of a target unit comprising a plurality of survey reflectors arranged in one single plane, the amount of reflected light is increased, compared to a situation in which individual survey reflectors are used for each of a plurality of positions in the object to be monitored, so that the image sensor leads to higher light intensity. Thereby, the working distance and detection range of a survey system, such as the survey system described above herein, may be increased. A target unit comprising a plurality of survey reflectors, such as survey prisms, can be viewed from a greater distance than the individual survey reflectors typically used.

측량 반사기는 바람직하게는 고정밀 측량 반사기, 예를 들어 유리로 제조된 유형의 측량 반시기이다. 이는 고정밀 기계 가공된 유리 프리즘으로, 측량 분야에서 통상적으로 사용되는 저가의 몰딩된 플라스틱 프리즘보다 상당히 더 높은 반사광 정확도 및 강도를 가진다.The survey reflector is preferably a high-precision survey reflector, for example a survey half-timer of the type made of glass. It is a high-precision machined glass prism, which has significantly higher reflected light accuracy and intensity than inexpensive molded plastic prisms commonly used in the field of surveying.

측량 반사기는 복수의 측량 반사기의 대응하는 점 또는 위치가 모두 동일한 평면에 배열된다는 점에서 하나의 단일 평면에 배열된다. 이에 의해, 효율적으로는 단일 측량 반사기보다 더 큰 반사 영역을 갖는 실질적으로 평면형인 측량 반사기가 성취된다.The survey reflector is arranged in one single plane in that the corresponding points or positions of the plurality of survey reflectors are all arranged in the same plane. This effectively achieves a substantially planar survey reflector having a larger reflection area than a single survey reflector.

단일 측량 반사기 또는 프리즘의 치수를 증가시키는 것이 증가된 강도로 이어지지 않을 것이기 때문에, 반사광의 강도를 증가시키기 위해 복수의 측량 반사기가 필요하다는 것을 알 수 있다.It can be seen that multiple surveying reflectors are needed to increase the intensity of the reflected light, since increasing the dimensions of a single survey reflector or prism will not lead to increased intensity.

위에서 언급한 바와 같이, 개별 측량 반사기의 최소 크기는 통상적으로 LED인 제1 광원과 카메라 대물부로 사용되는 핀홀 또는 기타 비굴절 광학 요소 사이의 거리에 의해 결정되는 것으로 간주된다. 이론에 따르면, 들어오는 광빔을 마주하는 원형 베이스를 갖는 프리즘 또는 측량 반사기를 사용할 때, 이의 직경은 이 거리와 적어도 동일해야 한다. 삼각형 또는 육각형 베이스를 갖는 프리즘을 사용할 때, 이것은 가상적인 내접원의 직경이 적어도 이 거리만큼 크도록 하는 치수를 가져야 한다.As mentioned above, the minimum size of an individual survey reflector is considered to be determined by the distance between the first light source, typically an LED, and the pinhole or other non-refractive optical element used as the camera objective. According to theory, when using a prism or survey reflector with a circular base facing the incoming light beam, its diameter should be at least equal to this distance. When using a prism with a triangular or hexagonal base, it must be dimensioned such that the diameter of the hypothetical inscribed circle is at least this distance.

일 실시예에 따르면, 측량 반사기는 어레이로 배열되고, 상기 측량 반사기 중 하나가 상기 어레이의 중심에 배열되고, 상기 중심은 상기 어레이의 대칭점을 나타낸다. 언급된 바와 같이 하나의 단일 평면에 위치된 어레이는 중심 반사기에 대해 거울 대칭 및/또는 회전 대칭을 가질 수 있다. 예를 들어, 측량 반사기는 육각형 어레이 패턴으로 배열될 수 있다. 이러한 방식으로, 측량 반사기는 효율적인 배열로 배열된다. 즉, 측량 반사기는 조밀하게 채워져 대상 유닛의 반사 영역을 최대화한다. 측량 반사기의 대칭 배열에 의해, 단일 측량 반사기과 비교하여 다수의 측량 반사기에 의해 반사된 광의 강도 또는 파워에서의 증가는 수직 및 수평 방향 모두에서 실질적으로 동일할 것이다.According to one embodiment, the survey reflectors are arranged in an array, one of the survey reflectors is arranged at the center of the array, the center representing a point of symmetry of the array. As mentioned an array located in one single plane may have mirror symmetry and/or rotational symmetry with respect to the central reflector. For example, the survey reflectors may be arranged in a hexagonal array pattern. In this way, the survey reflectors are arranged in an efficient arrangement. That is, the survey reflector is densely packed to maximize the reflective area of the target unit. With the symmetrical arrangement of the survey reflectors, the increase in intensity or power of light reflected by multiple survey reflectors as compared to a single survey reflector will be substantially the same in both the vertical and horizontal directions.

일 실시예에 따르면, 각각의 측량 반사기는 들어오는 광빔을 수광하도록 구성된 표면을 가지며, 상기 표면은 실질적으로 원형이다. 대안적으로, 삼각형 또는 육각형과 같은 반사기의 수광 표면 또는 베이스의 다른 형상이 사용될 수 있다.According to one embodiment, each survey reflector has a surface configured to receive an incoming light beam, said surface being substantially circular. Alternatively, other shapes of the light receiving surface or base of the reflector may be used, such as triangular or hexagonal.

특히 통상적으로 프리즘인 측량 반사기가 들어오는 광빔을 수광하는 원형 베이스 또는 전면을 가질 때, 육각형 배열은 반사기의 효율적인 배열을 제공한다. 또한, 들어오는 광빔을 수광하는 베이스 또는 전면의 다른 형상, 예를 들어, 삼각형의 경우, 육각형 배열이 가장 효율적인 패킹(packing)을 제공할 수 있다. 대안적으로, 삼각형 베이스를 갖는 측량 프리즘을 사용할 때, 반사기들은 삼각형 변들이 서로 인접하도록 배열될 수 있다.The hexagonal arrangement provides an efficient arrangement of the reflectors, especially when a survey reflector, which is typically a prism, has a circular base or front surface that receives an incoming light beam. Also, in the case of a base or other shape of the front face that receives the incoming light beam, for example a triangle, a hexagonal arrangement may provide the most efficient packing. Alternatively, when using a survey prism with a triangular base, the reflectors may be arranged such that the triangular sides are adjacent to each other.

일 실시예에 따르면, 복수의 측량 반사기는 복수의 측량 프리즘에 의해 실현되고, 프리즘은 바람직하게는 실질적으로 동일하고, 들어오는 광빔을 수광하도록 구성된 프리즘의 표면은 상기 하나의 단일 평면에 배열된다.According to an embodiment, the plurality of surveying reflectors is realized by a plurality of surveying prisms, the prisms being preferably substantially identical, and the surfaces of the prisms configured to receive the incoming light beam are arranged in said one single plane.

다른 실시예에 따르면, 복수의 측량 반사기는 각각 중심점을 갖는 복수의 중공 거울에 의해 실현되고, 중공 거울은 바람직하게는 실질적으로 동일하고, 모든 거울의 중심점은 상기 하나의 단일 평면에 배열된다.According to another embodiment, the plurality of survey reflectors is realized by a plurality of hollow mirrors each having a center point, the hollow mirrors preferably being substantially identical, the center points of all mirrors being arranged in said one single plane.

일 실시예에 따르면, 복수의 측량 반사기는 13 내지 35개의 반사기를 포함한다. 대상 유닛에서의 측량 반사기의 수는 통상적으로 카메라 및/또는 측량 시스템에 의해 방출된 광빔의 효율적인 반사를 성취하도록 선택되며, 카메라에 대하여 실질적으로 점 형태로 간주되도록 대상 유닛의 반사 영역을 유지한다. 대상 유닛에 포함된 개별 측량 반사기의 수는 카메라와 대상 유닛 사이의 거리에 따라 설정될 수 있다. 대상 유닛에서 측량 반사기 수를 증가시키는 것은 일반적으로 시스템의 작동 거리 또는 검출 범위를 증가시킬 것이다.According to one embodiment, the plurality of survey reflectors comprises from 13 to 35 reflectors. The number of survey reflectors in the object unit is typically selected to achieve efficient reflection of the light beam emitted by the camera and/or survey system, and maintains the reflective area of the object unit to be considered substantially dotted with respect to the camera. The number of individual survey reflectors included in the target unit may be set according to the distance between the camera and the target unit. Increasing the number of survey reflectors in a target unit will generally increase the working distance or detection range of the system.

대상 유닛의 상이한 실시예들의 특징들이 결합될 수 있다.Features of different embodiments of the subject unit may be combined.

제8 양태에 따르면, 본 명세서에서 위에 설명된 제1 및/또는 제3 양태에 따른 시스템은 제7 양태에 따른 복수의 대상 유닛을 더 포함한다.According to an eighth aspect, a system according to the first and/or third aspects described hereinabove further comprises a plurality of target units according to the seventh aspect.

요약하면, 유리한 실시예들에 따르면, 카메라가 대물부로서의 핀홀 또는 다른 비굴절 광학 요소를 이용하는 제1 및 제3 양태에 따른 시스템이 제공되고, 제7 양태에 따른 복수의 대상 유닛이 모니터링될 대상에 배열된다. 위에서 설명된 바와 같이, 대상 유닛의 측량 반사기에 의해 반사될 측량광이 카메라에서 하나 이상의 발산 광빔으로서 생성되고, 하나 이상의 발산 광빔은 카메라의 시야의 적어도 10%, 바람직하게는 50% 이상이 발산 광빔(들)에 의해 조명되도록 하는 입체각을 갖는 발산 광빔을 형성한다. 이 시스템에 의해, 건물 또는 다른 구조물과 같은 물체의 점 또는 위치가 높은 각도 정밀도로 모니터링될 수 있는 동시에, 시스템은 임의의 이동하는 부분의 사용을 회피한다.In summary, according to advantageous embodiments, there is provided a system according to the first and third aspects, wherein the camera uses a pinhole or other non-refractive optical element as an object, wherein a plurality of target units according to the seventh aspect are objects to be monitored are arranged in As described above, the survey light to be reflected by the survey reflector of the target unit is generated at the camera as one or more divergent light beams, the one or more divergent light beams comprising at least 10%, preferably 50% or more of the camera's field of view as divergent light beams. Forms a divergent light beam having a solid angle to be illuminated by (s). With this system, the point or position of an object such as a building or other structure can be monitored with high angular precision, while the system avoids the use of any moving parts.

카메라 대물부로서의 렌즈 대신 핀홀의 사용과 조합한 LED에 의해 방출되는 발산 빔과 같은 광폭 빔의 사용이 시준된 레이저 빔과 렌즈 기반 대물부를 갖는 카메라를 사용한 기존 시스템과 비교하여 광의 손실로 이어질 수 있지만, 높은 정확도를 갖는 측정을 제공하는 신뢰할 수 있는 시스템이 성취되었다. 본 명세서에서 위에서 설명한 바와 같이, 광의 손실은 고출력의 LED 광원을 사용하고, 측정을 통합하고 그리고/또는 모니터링될 물체 상의 개별 위치들에서 다수의 측량 반사기를 사용함으로써 보상될 수 있다.Although the use of a wide beam such as a divergent beam emitted by an LED in combination with the use of a pinhole instead of a lens as a camera objective can lead to loss of light compared to conventional systems using a camera with a collimated laser beam and a lens-based objective, , a reliable system providing measurements with high accuracy has been achieved. As discussed above herein, the loss of light may be compensated for by using a high power LED light source, integrating measurements and/or using multiple survey reflectors at individual locations on the object to be monitored.

본 개시 내용의 실시예들이 첨부 도면을 참조하여 본 명세서에서 아래에 설명될 것이다. 그러나, 본 개시 내용의 실시예들은 특정 실시예들에 한정되지 않으며, 본 개시 내용의 모든 변형, 변경, 균등한 장치 및 방법 및/또는 대안적인 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 사용된 용어 "가지다(have)", "가질 수 있다(may have)", "포함하다(include)" 및 "포함할 수 있다(may include)"는 대응하는 특징(예를 들어, 수치, 기능, 동작 또는 부분과 같은 요소)의 존재를 나타내고, 추가 기능의 존재를 배제하지 않는다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 "A 또는 B(A or B)", "A 또는/및 B 중 적어도 하나(at least one of A or/and B)" 또는 "A 또는/및 B 중 하나 이상(one or more of A or/and B)"과 같은 용어는 이들과 함께 열거된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나" 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는 (1) 적어도 하나의 A를 포함하는 것, (2) 적어도 하나의 B를 포함하는 것 또는 (3) 적어도 하나의 A와 적어도 하나의 B를 모두 포함하는 것을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 제1(first)", "제2(second)"와 같은 용어는 대응하는 요소들의 순서 및/또는 중요도에 관계없이 다양한 요소들을 수식할 수 있으며, 대응하는 요소들을 한정하지 않는다. 이러한 용어는 한 요소를 다른 요소와 구별하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 요소는 제2 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 요소도 제1 요소로 명명될 수 있다.
요소(예를 들어, 제1 요소)가 다른 요소(예를 들어, 제2 요소)와/에 "(작동적으로 또는 통신적으로(operatively or communicatively)) 결합(coupled with/to)"되거나 "연결된(connected to)" 경우, 요소는 다른 요소와/에 직접 결합될 수 있으며, 요소와 다른 요소 사이에 개재하는 요소(예를 들어, 제3 요소)가 있을 수 있다. 반대로, 요소(예를 들어, 제1 요소)가 다른 요소(예를 들어, 제2 요소)와/에 "직접 결합(directly coupled with/to)"되거나 "직접 연결(directly connected to)"될 때, 요소와 다른 요소 사이에 개재하는 요소(예를 들어, 제3 요소)가 없다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 "~로 구성된(또는 ~로 설정된)(configured to (or set to))"이라는 표현은 맥락에 따라 "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 갖는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 맞춰진(adapted to)", "~하도록 이루어진(made to)" 또는 "~할 수 있는(capable of)"과 상호 교환적으로 사용될 수 있다. "~로 구성된(또는 ~로 설정된)"이라는 용어는 반드시 하드웨어 레벨에서 "~하도록 구체적으로 설계된(specifically designed to)" 것을 의미하지 않는다. 대신, "~하도록 구성된 장치(apparatus configured to...)"라는 표현은 장치가 특정 맥락에서 다른 장치 또는 부분과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.
본 개시 내용의 다양한 실시예를 설명하는데 사용된 용어는 특정한 실시예를 설명하기 위한 것으로, 본 개시 내용을 한정하려고 의도되지 아니다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도된다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함하여 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 달리 정의되지 않는 한 관련 기술 분야에서의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어는 관련 기술의 문맥상의 의미와 동일하거나 유사한 의미로 해석되어야 하며, 본 명세서에 명확하게 정의되어 있지 않는 한 이상적인(ideal) 의미 또는 과장된 의미로 해석되어서는 안 된다. 경우에 따라, 본 개시 내용에서 정의된 용어들조차 본 개시 내용의 실시예들을 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 문서의 청구 범위에 의해 부여되는 보호 범위를 결정하기 위해, 청구 범위에 특정된 요소와 균등한 임의의 요소가 적절히 고려되어야 한다.
본 발명은 다음의 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 더욱 상세히 논의될 것이다:
도 1a 내지 1c는 물체의 위치 및/또는 이동을 모니터링하기 위한 시스템의 여러 개의 개략적인 구성을 도시하고;
도 2는 본 발명의 일반적인 실시예에 따른 시스템을 개략적으로 도시하고;
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시스템을 개략적으로 도시하고;
도 4는 환경 간섭을 줄이기 위한 구성을 개략적으로 도시하고;
도 5a는 측량 반사기로부터의 반사를 다른 반사 요소로부터 구별하기 위한 구성을 개략적으로 도시하고;
도 5b 내지 도 5e는 도 5a의 원리를 개략적으로 도시하고;
도 6은 일 실시예에 따른 개략적인 측정 구성을 개략적으로 도시하고;
도 7은 일 실시예에 따른 측량 반사기의 식별을 가능하게 하는 배열을 개략적으로 도시하고;
도 8은 본 발명에서 사용될 수 있는 카메라의 기능적 개요를 도시하고;
도 9는 본 발명에 따른 카메라를 위한 예시적인 하우징을 도시하고; 그리고
도 10은 시스템 기능의 일례에 대한 순서도를 도시하고;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상 유닛을 도시하고;
도 12a 내지 도 12d는 상이한 실시예에 따른 도 11의 대상 유닛의 단면을 개략적으로 도시하고;
도 13a 내지 13d는 본 발명의 실시예에 따른 대상 유닛에서의 측량 반사기의 배열을 도시하고;
도 14a 내지 14c는 본 발명의 실시예에 따른 대상 유닛에서의 측량 반사기의 배열을 도시하고;
도 15는 도 14a의 배열의 배면도를 제공한다.
Embodiments of the present disclosure will be described below herein with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present disclosure are not limited to specific embodiments, and should be construed to include all modifications, changes, equivalent apparatus and methods and/or alternative embodiments of the present disclosure.
As used herein, the terms “have”, “may have”, “include” and “may include” refer to the corresponding feature (eg, elements such as numbers, functions, operations or parts), and does not exclude the existence of additional functions.
“A or B (A or B)”, “at least one of A or/and B”, or “at least one of A or/and B ( Terms such as "one or more of A or/and B)" include all possible combinations of the items listed with them. For example, "A or B", "at least one of A and B" or "at least one of A or B" means (1) comprising at least one A, (2) comprising at least one B or (3) comprising both at least one A and at least one B.
Terms such as "first", "second" as used herein can modify various elements, regardless of the order and/or importance of the corresponding elements, and define the corresponding elements. This term may be used to distinguish one element from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be termed a second element, and similarly a second element It may also be called the first element.
An element (eg, a first element) is "coupled with/to" or "(operatively or communicatively)" to/from another element (eg, a second element) When "connected to", an element may be directly coupled to/from another element, and there may be an intervening element (eg, a third element) between the element and the other element. Conversely, when an element (eg, a first element) is "directly coupled with/to" or "directly connected to" another element (eg, a second element). , there are no intervening elements (eg, third elements) between the element and other elements.
The expression "configured to (or set to)" as used herein means "suitable for", "having the ability to Interchangeable with "having the capacity to", "designed to", "adapted to", "made to" or "capable of" can be used negatively. The term "consisting of (or set to)" does not necessarily mean "specifically designed to" at the hardware level. Instead, the expression “apparatus configured to...” may mean that the device is “capable of” with another device or part in a particular context.
The terminology used to describe various embodiments of the present disclosure is for the purpose of describing particular embodiments, and is not intended to limit the present disclosure. As used herein, the singular form is intended to include the plural form as well, unless the context clearly dictates otherwise. All terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the relevant art unless otherwise defined. Commonly used terms defined in the dictionary should be interpreted with the same or similar meaning as the contextual meaning of the related art, and should not be construed in an ideal or exaggerated meaning unless clearly defined herein. . In some cases, even terms defined in the present disclosure should not be construed as excluding embodiments of the present disclosure.
In determining the scope of protection conferred by the claims of this document, any element equivalent to the elements specified in the claims should be properly considered.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be discussed in more detail below with reference to the accompanying drawings:
1a to 1c show several schematic configurations of a system for monitoring the position and/or movement of an object;
2 schematically shows a system according to a general embodiment of the present invention;
3 schematically shows a system according to another embodiment of the present invention;
4 schematically shows a configuration for reducing environmental interference;
Fig. 5a schematically shows a configuration for distinguishing reflection from a survey reflector from other reflective elements;
Figures 5b-5e schematically illustrate the principle of figure 5a;
6 schematically shows a schematic measurement configuration according to an embodiment;
7 schematically shows an arrangement enabling identification of a survey reflector according to an embodiment;
8 shows a functional overview of a camera that can be used in the present invention;
9 shows an exemplary housing for a camera according to the present invention; and
10 shows a flowchart of an example of system functionality;
11 shows a target unit according to an embodiment of the present invention;
12a to 12d schematically show cross-sections of the target unit of FIG. 11 according to different embodiments;
13A-13D show an arrangement of a survey reflector in a target unit according to an embodiment of the present invention;
14A-14C show an arrangement of a survey reflector in a target unit according to an embodiment of the present invention;
Figure 15 provides a rear view of the arrangement of Figure 14a.

일반적으로, 본 발명은 물체에 부착된 하나 이상의 측량 반사기를 추적함으로써 물체를 측량하거나, 물체의 이동을 추적하는 것에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 물체 상의 위치들을 측량 및/또는 추적하기 위해 발산 광빔을 방출하도록 구성된 하나 이상의 광원이 제공된 카메라를 포함하는 장치에 관한 것이다.In general, the present invention relates to surveying an object or tracking the movement of an object by tracking one or more survey reflectors attached to the object. More particularly, the present invention relates to an apparatus comprising a camera provided with one or more light sources configured to emit a diverging light beam for surveying and/or tracking positions on an object.

예시된 실시예들이 광학 입력 시스템, 즉 카메라 대물부에서 핀홀 형태의 비굴절 요소에 의해 형성된 카메라 대물부를 갖는 카메라를 이용하여 설명되지만, 대안적으로 비굴절 요소가 본 명세서에서 위에서 언급된 임의의 비굴절 요소일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 대안적으로, 광학 입력 시스템은 단일 렌즈를 포함하는 렌즈 시스템과 같은 렌즈 시스템에 의해 형성될 수 있다. 유사하게, 실시예들이 측량 반사기로서 프리즘을 사용하여 설명되었지만, 다른 반사 요소, 예를 들어, 다른 유형의 프리즘 또는 중공 거울이 또한 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.Although the illustrated embodiments are described using an optical input system, i.e., a camera having a camera objective formed by a non-refractive element in the form of a pinhole in the camera objective, alternatively the non-refractive element may be used in any of the ratios mentioned above herein. It should be understood that it may be a refractive element. Alternatively, the optical input system may be formed by a lens system, such as a lens system comprising a single lens. Similarly, although embodiments have been described using a prism as a survey reflector, it should be understood that other reflective elements may also be used, such as other types of prisms or hollow mirrors.

도 1a는 물체(3)가 모니터링되는 시스템의 가능한 구성을 도시한다. 시스템은 카메라(7)와 같은 센서 장치를 포함한다. 또한, 시스템은 복수의 위치에서 물체(3)에 부착되는 복수의 측량 반사기(1)를 포함한다. 물체(3)는 측량 반사기(1)가 고정되는 하나 이상의 건물을 포함하는 것으로 도시된다. 그러나, 물체(3)는 대안적으로 타워, 터널(도 1b) 또는 다리(도 1c)와 같은 다른 임의의 구조물일 수 있지만, 운송 수단(육상에 있는 보트와 같은) 또는 큰 바위와 같은 자연물일 수도 있다.1a shows a possible configuration of a system in which an object 3 is monitored. The system comprises a sensor device such as a camera 7 . The system also comprises a plurality of survey reflectors 1 which are attached to the object 3 at a plurality of positions. The object 3 is shown comprising one or more buildings to which the survey reflector 1 is fixed. However, object 3 may alternatively be any other structure such as a tower, tunnel (FIG. 1B) or bridge (FIG. 1C), but may be a vehicle (such as a boat on land) or a natural object such as a large rock. may be

물체(3)는 측량 반사기(1)의 위치를 모니터링하거나 측정함으로써 모니터링된다. 시간에 따른 이의 위치를 모니터링함으로써, 물체(3)의 전체 또는 부분의 이동이 검출될 수 있다. 또한, 바람직하게는, 이동의 양, 정도 및/또는 방향이 결정될 수 있다. 이에 의해, 물체(3)의 안정성이나 완전성 같은 상태 또는 기계적 특성이 모니터링될 수 있다.The object 3 is monitored by monitoring or measuring the position of the survey reflector 1 . By monitoring its position over time, the movement of all or part of the object 3 can be detected. Also, preferably, the amount, extent and/or direction of movement can be determined. Thereby, state or mechanical properties such as stability or integrity of the object 3 can be monitored.

하나의 카메라(7)가 도시된다. 그러나, 시스템은 하나 보다 많은 카메라(7)를 포함할 수 있다.One camera 7 is shown. However, the system may include more than one camera 7 .

본 발명에 따르면, 카메라(7)는 제1 빔이라고도 하는 발산 광빔(5)을 생성하여 복수의 측량 반사기(1)로 전송하도록 배열된다. 측량 반사기(1)는 그에 부딪히는 발산 광빔(5)의 부분을 반사하여, 이에 의해 카메라(7)로 다시 반사되는 반사빔(6)을 형성한다. 본 명세서에서 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 일반적으로 실질적으로 콘 형상의 광빔(5)은 카메라(7)의 시야를 커버하는 입체각(Ω1)을 가진다. 이에 의해, 복수의 측량 반사기(1)가 실질적으로 동시에 모니터링될 수 있다.According to the invention, the camera 7 is arranged to generate a divergent light beam 5 , also referred to as a first beam, and transmit it to a plurality of survey reflectors 1 . The survey reflector 1 reflects the portion of the divergent light beam 5 impinging on it, thereby forming a reflected beam 6 which is reflected back to the camera 7 . As will be described in more detail herein below, the generally substantially cone-shaped light beam 5 has a solid angle Ω1 covering the field of view of the camera 7 . Thereby, a plurality of survey reflectors 1 can be monitored substantially simultaneously.

도 1b는 터널(3) 내의 구현예를 도시한다. 철도 침목(12)을 갖는 철도가 터널(3)을 통과한다. 터널 벽과 철도 침목(12) 모두에는 측량 반사기(1)가 제공된다. 카메라(7)는 자신의 시야 내의 모든 측량 반사기(1)를 볼 수 있도록 배치된다.1b shows an implementation in a tunnel 3 . A railroad with railroad sleepers 12 passes through a tunnel 3 . Both the tunnel wall and the railroad sleepers 12 are provided with a survey reflector 1 . The camera 7 is arranged so that it can see all the survey reflectors 1 within its field of view.

도 1c는 다리(3)에 대한 구현예를 도시한다. 다리(3)에는 복수의 측량 반사기(1)가 제공된다. 카메라(7)는 모든 측량 반사기(1)를 볼 수 있도록 배열된다.1c shows an embodiment for a leg 3 . The legs 3 are provided with a plurality of surveying reflectors 1 . The camera 7 is arranged so as to be able to see all the survey reflectors 1 .

도 1a 내지 1c에 도시된 측량 반사기(1)는 측량 프리즘과 같은 단일의 고정밀 측량 반사기에 의해 실현될 수 있다. 대안적으로, 유리하게는 본 명세서에서 아래에서 도 11 및 12a 내지 12d를 참조하여 설명되는 대상 유닛(1100, 1101, 1102, 1103)에 의해 실현되는 다수의 측량 반사기가 각각의 위치에 제공될 수 있다.The survey reflector 1 shown in FIGS. 1A-1C can be realized by a single high-precision survey reflector such as a survey prism. Alternatively, advantageously a plurality of survey reflectors realized by the object units 1100 , 1101 , 1102 , 1103 described hereinbelow with reference to FIGS. 11 and 12a to 12d may be provided at each location. have.

도 2는 본 발명의 제1 양태에 따른 물체(3) 상의 복수의 위치를 모니터링하기 위한 시스템(20)의 측정 원리에 대한 개략도를 제공한다. 광학 원리에 대한 예시와 이해를 쉽게 하기 위해, 도 2는 하나의 측량 반사기(21)를 모니터링하는 시스템(20)을 도시한다. 그러나, 도 1a 내지 1c에 도시된 바와 같이, 시스템(20), 특히 이의 카메라(27)는 복수의 이러한 측량 반사기를 모니터링하기 위하여 사용될 수 있다. 측량 반사기(21)는 예시된 실시예에서 프리즘에 의해 형성되지만, 다른 유형의 반사기, 예를 들어 중공 거울이 또한 사용될 수 있다. 또한 대안적으로, 복수의 이러한 반사기를 포함하는 도 11 내지 15에 도시된 바와 같은 대상 유닛이 단일 반사기(21) 대신에 사용될 수 있다.2 provides a schematic diagram of the measurement principle of a system 20 for monitoring a plurality of positions on an object 3 according to the first aspect of the invention. For ease of illustration and understanding of the optical principle, FIG. 2 shows a system 20 monitoring one survey reflector 21 . However, as shown in FIGS. 1A-1C , the system 20 , particularly its camera 27 , may be used to monitor a plurality of such survey reflectors. Although the survey reflector 21 is formed by a prism in the illustrated embodiment, other types of reflectors, such as hollow mirrors, may also be used. Also alternatively, a target unit as shown in FIGS. 11 to 15 comprising a plurality of such reflectors may be used instead of a single reflector 21 .

시스템(20)은 카메라(27)와, 카메라(27) 내에 포함되거나 배열될 수 있는 처리 유닛(29)을 포함한다. 대안적으로, 이는 카메라(27)로부터 원격에 배열될 수 있다.The system 20 includes a camera 27 and a processing unit 29 that may be included or arranged within the camera 27 . Alternatively, it may be arranged remotely from the camera 27 .

카메라(27)는 제1 발산 빔이라고도 하는 발산 빔(25)을 방출하는 제1 광원(22)을 포함한다. 제1 광원(22)은 일반적으로 발광 다이오드(LED)를 포함한다. 제1 빔(25)은 바람직하게는 카메라(27)의 전체 시야를 실질적으로 커버하기에 충분히 큰 제1 입체각(Ω1)을 갖는다. 대안적으로, 위에서 설명된 바와 같이, 카메라의 시야를 실질적으로 커버하기 위하여, 복수의 제1 광원(22)이 제공될 수 있다. 이러한 실시예에서, 빔의 집합(assembly)이 시야를 실질적으로 커버하는 한, 각각의 빔의 입체각이 반드시 시야를 커버할 필요는 없다. 이에 의해, 카메라의 시야 내에 위치된, 즉 카메라가 보는 모든 측량 반사기(21)는 카메라 또는 광빔을 이동, 회전 또는 스캐닝하지 않고 제1 광빔(25)으로 조사된다(하나 이상의 측량 반사기가 도 1a에 도시된 바와 같은 건물을 모니터링하는 경우의 보행자 또는 차량이나, 도 1b에 도시된 바와 같은 터널을 모니터링하는 경우의 열차와 같은 장애물에 의해 그림자가 지는 가능성 있는 예외가 있다). 복수의 제1 광원(22)이 제공되는 경우, 모든 측량 반사기는 광원 중 적어도 하나로부터의 빔에 의해 조사될 것이다.The camera 27 comprises a first light source 22 , which emits a diverging beam 25 , also referred to as a first diverging beam. The first light source 22 generally comprises a light emitting diode (LED). The first beam 25 preferably has a first solid angle Ω1 large enough to cover substantially the entire field of view of the camera 27 . Alternatively, as described above, a plurality of first light sources 22 may be provided to substantially cover the field of view of the camera. In such an embodiment, the solid angle of each beam does not necessarily cover the field of view, as long as the assembly of beams substantially covers the field of view. Thereby, all survey reflectors 21 located within the field of view of the camera, i.e. seen by the camera, are irradiated with the first light beam 25 without moving, rotating or scanning the camera or the light beam (one or more survey reflectors are shown in FIG. 1A ). There is a possible exception to being shadowed by obstacles such as pedestrians or vehicles when monitoring a building as shown, or trains when monitoring a tunnel as shown in FIG. 1B). Where a plurality of first light sources 22 are provided, all of the survey reflectors will be illuminated by a beam from at least one of the light sources.

일부 실시예의 경우, 제1 발산 빔(25) 또는 복수의 제1 광원(22)에 의해 방출된 제1 발산 빔의 축적은 카메라의 시야를 부분적으로만 커버한다. 많은 측량 적용예의 경우, 이것으로 충분할 수 있다. 부분적인 커버리지는, 예를 들어, 적용예에 따라 적어도 10% 이상 또는 일부 실시예에서 적어도 50%일 수 있다.In some embodiments, the first divergent beam 25 or the accumulation of the first divergent beams emitted by the plurality of first light sources 22 only partially covers the field of view of the camera. For many surveying applications, this may be sufficient. The partial coverage may be, for example, at least 10% or more, or in some embodiments at least 50%, depending on the application.

제1 빔(25)은 바람직하게는 진폭 변조되어, 이에 의해 그 진폭의 시간에 있어서의 정의된 변화를 나타낸다. 대안적으로 그리고/또는 추가적으로, 다른 유형의 코딩이 본 명세서에서 위에서의 [발명의 내용] 섹션에서 더욱 상세히 설명된 바와 같이, 제1 빔에 적용될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 데이터의 이미지 처리 동안 적절한 필터링 기술을 적용함으로써, 주변광에 의한 간섭과 같은 측정에 대한 환경적 영향이 감소될 수 있다.The first beam 25 is preferably amplitude modulated, thereby exhibiting a defined change in time in its amplitude. Alternatively and/or additionally, other types of coding may be applied to the first beam herein, as described in more detail in the Invention section above. As described above, by applying appropriate filtering techniques during image processing of the data, environmental impacts on the measurement, such as interference by ambient light, can be reduced.

측량 반사기(21)는 수광하는 제1 빔(25)의 일부를 반사하여, 카메라(27)를 향해 다시 반사되는 반사빔(26)을 형성할 것이다.The survey reflector 21 will reflect a portion of the receiving first beam 25 to form a reflected beam 26 that is reflected back towards the camera 27 .

장치(20)는 반사광, 즉 카메라(27)에 들어가는 반사빔(26)의 부분(261)을 수광하도록 배열된 이미지 센서(24)를 더 포함한다. 반사광(261)의 수광의 결과로서, 이미지 센서(24)는 바람직한 실시예에서 2차원 이미지의 형태로 데이터를 생성한다.The device 20 further comprises an image sensor 24 arranged to receive reflected light, ie a portion 261 of the reflected beam 26 entering the camera 27 . As a result of receiving the reflected light 261 , the image sensor 24 generates data in the form of a two-dimensional image in a preferred embodiment.

이미지 센서(24)와 제1 광원(22) 또는 적어도 이의 방출 표면 사이에, 도시된 실시예에서 실질적으로 평면형인 바디(28)가 배열된다. 바디(28)는 불투광성이고, 도시된 실시예에서 핀홀(23)과 같은 비굴절 요소의 형태로 카메라의 대물부를 형성하는 광학 입력 시스템을 포함한다. 도시된 실시예에서, 바디(28)는 카메라 하우징의 일부를 형성한다.Between the image sensor 24 and the first light source 22 or at least the emitting surface thereof, a substantially planar body 28 in the illustrated embodiment is arranged. The body 28 is opaque and includes an optical input system forming the object of the camera in the form of a non-refractive element, such as a pinhole 23 in the illustrated embodiment. In the illustrated embodiment, the body 28 forms part of the camera housing.

본 명세서에서의 설명이 핀홀에 의해 형성되는 광학 입력 시스템에 초점을 맞출 것이지만, 특히 WO 2019/143250 A1에 설명된 바와 같은 다른 유형의 비굴절 요소가 단일 박형 렌즈와 같은 굴절 요소와 마찬가지로 동등하게 적합할 수 있다.Although the description herein will focus on optical input systems formed by pinholes, other types of non-refractive elements, particularly as described in WO 2019/143250 A1, are equally suitable as refractive elements such as single thin lenses. can do.

처리 유닛(29)은, 일반적으로 이미지 센서에 의해 제공되는 데이터의 이미지 처리에 의해, 데이터로부터 각각의 측량 반사기의 위치를 결정하고, 각각의 측량 반사기의 결정된 위치와 이전에 결정된 이의 위치의 비교에 기초하여 복수의 측량 반사기 중 하나 이상 측량 반사기의 이동을 검출하도록 구성된다.The processing unit 29 determines the position of each survey reflector from the data, generally by image processing of the data provided by the image sensor, and compares the determined position of each survey reflector with its previously determined position. and detect movement of one or more of the plurality of survey reflectors based on the survey reflectors.

하나 이상의 제1 광원에 의해 생성된 발산 빔으로 카메라의 시야 내에 위치된 모든 측량 반사기를 동시에 조사함으로써, 모든 측량 반사기는 카메라를 이동시키고 그리고/또는 제1 빔을 스캐닝할 필요 없이, 실질적으로 동시에 측정될 수 있다. 이에 의해, 시스템의 복잡성과 측정에 필요한 시간이 감소될 수 있다. 측량 반사기는 수동 반사 요소이며, 따라서 어떠한 전원도 필요로 하지 않는다.By simultaneously irradiating all survey reflectors positioned within the field of view of the camera with divergent beams generated by the one or more first light sources, all survey reflectors measure substantially simultaneously, without the need to move the camera and/or scan the first beam. can be Thereby, the complexity of the system and the time required for measurement can be reduced. The survey reflector is a passive reflective element and therefore does not require any power source.

제1 광원(22)은 핀홀(22)로부터 제1 거리(D1)에 배열된다. 근사적으로, 제1 거리(D1)는 제1 빔(26)이 입사되는 측량 반사기(21)의 표면 영역 또는 애퍼처(aperture)의 직경(D)과 같은 직경보다 작다. 광원이 이 반경 밖에 위치되면, 관찰자, 즉 핀홀(23)은 광학 원리에 따라 제1 광원의 반사를 '볼' 수 없을 것이다. 광원(22)은 양호하게 근사적으로 점 광원으로 가정될 수 있다. 완벽한 측량 프리즘은 제1 광원에서 방출되는 발산 광빔(빔 폭이 프리즘의 전체 애퍼처를 커버할 만큼 충분히 넓은 경우)을 (점) 광원으로 다시 반사할 것이다. 광원과 동일한 위치에 위치된 관찰자까지의 반사 광원의 겉보기 거리(apparent distance)는 광원에서 프리즘까지의 거리의 2배이다. 반사빔의 빔 폭 또는 입체각(도(degree) 또는 스테라디안(steradian) 단위)은 프리즘의 애퍼처와 광원 및 프리즘 사이의 거리에 의해 제한된다. 광원의 위치에서 반사빔 스폿의 직경은 프리즘의 애퍼처의 직경의 2배이다(이는 가상 광원(22v)이 광원으로부터 프리즘까지의 거리의 2배에 있기 때문이 다). 가상 광원(22v)의 스폿의 중심은 점 광원(22)과 동일한 위치에 위치된다. 따라서, 프리즘으로부터 광원과 동일한 거리에 있는 관찰자(또는 수광기)는 자신이(또는 수광기가) 광원으로부터 프리즘의 직경의 반경 내에 위치되는 경우에만 반사 광원을 '볼' 수 있을 것이다. 달리 말해서, 프리즘(21)에서 제1 빔(25)의 반사(251)는 제1 광원(22)이 핀홀로부터 프리즘의 직경보다 크지 않은 거리 내에 위치되는 경우에만 핀홀(23)에서 나타날 것이다. 이 원리는, 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 주변광의 영향 및/또는 측량 반사기 이외의 다른 표면으로부터의 제1 빔의 반사를 구별 및/또는 감소시키기 위해 다른 실시예들에서 사용될 것이다.The first light source 22 is arranged at a first distance D1 from the pinhole 22 . Approximately, the first distance D1 is less than a diameter equal to the diameter D of the aperture or surface area of the survey reflector 21 on which the first beam 26 is incident. If the light source is positioned outside this radius, the viewer, ie the pinhole 23, will not be able to 'see' the reflection of the first light source according to optical principles. Light source 22 can preferably be assumed approximately as a point light source. A perfect survey prism will reflect the divergent light beam emitted from the first light source (if the beam width is wide enough to cover the entire aperture of the prism) back to the (point) light source. The apparent distance of the reflective light source to an observer positioned at the same location as the light source is twice the distance from the light source to the prism. The beam width or solid angle (in degrees or steradian) of the reflected beam is limited by the aperture of the prism and the distance between the light source and the prism. The diameter of the reflected beam spot at the location of the light source is twice the diameter of the aperture of the prism (because the virtual light source 22v is at twice the distance from the light source to the prism). The center of the spot of the virtual light source 22v is located at the same position as the point light source 22 . Thus, an observer (or receiver) at the same distance from the prism as the light source will only be able to 'see' the reflective light source if it (or the receiver) is located within a radius of the diameter of the prism from the light source. In other words, the reflection 251 of the first beam 25 at the prism 21 will appear at the pinhole 23 only if the first light source 22 is located within a distance from the pinhole not greater than the diameter of the prism. This principle will be used in other embodiments to differentiate and/or reduce the effect of ambient light and/or the reflection of the first beam from a surface other than a survey reflector, as described in more detail below.

도 3은 다른 실시예에 따른 시스템(30)을 개략적으로 도시한다. 시스템(30)은 도 2에 도시된 장치(20)와 유사하지만, 카메라(37)에는 제1 광원(321)에 추가하여 제2 광원(322)이라고도 하는 추가 광원이 제공된다. 제2 광원(322)은 제1 광원과 유사하고, 핀홀(33)로부터 제1 거리(D1)보다 큰 제2 거리(D2)에 배치된다. 제1 거리(D1)의 대략적인 정의와 유사하게, 제2 거리(D2)는 프리즘(31)의 직경(D)보다 크다. 제1 및 제2 광원(321, 322)은 핀홀(33)의 서로 반대편에 있는 측에 위치될 수 있지만, 이는 필수는 아니다. 제1 광원(321)과 유사하게, 제2 광원(322)은 또한 바람직하게는 카메라의 시야를 커버하기에 충분히 큰 제2 입체각(Ω2)을 갖는 제2 빔(352)의 형태로 발산 광빔을 방출한다. 또한, 도 2의 실시예와 유사하게, 복수의 제1 및 제2 광원(321, 322)이 제공될 수 있다. 도 2를 참조하여 위에서 요약된 이론에 따르면, 이는 프리즘(31)에 의한 제2 광원(322)의 반사(362)가 핀홀(33)을 통해 들어가지 않는 반면, 제1 광원(361)의 반사는 (도 2를 참조하여 위에서 설명한 바와 같이) 핀홀(33)을 통해 들어갈 것이다. 알 수 있는 바와 같이, 제2 광원(322)에 대응하는 가상 광원(322v)은 핀홀(33)에서 보이지 않을 것이다. 이에 의해, 본 발명의 실시예에 따르면, 이 구성은 허위 대상으로부터의 반사의 억제를 용이하게 한다.3 schematically shows a system 30 according to another embodiment. The system 30 is similar to the device 20 shown in FIG. 2 , but the camera 37 is provided with an additional light source in addition to the first light source 321 , also referred to as a second light source 322 . The second light source 322 is similar to the first light source and is disposed at a second distance D2 greater than the first distance D1 from the pinhole 33 . Similar to the rough definition of the first distance D1 , the second distance D2 is greater than the diameter D of the prism 31 . The first and second light sources 321 , 322 may be located on opposite sides of the pinhole 33 , but this is not required. Similar to the first light source 321 , the second light source 322 also preferably emits a diverging light beam in the form of a second beam 352 having a second solid angle Ω2 large enough to cover the camera's field of view. emit Also, similar to the embodiment of FIG. 2 , a plurality of first and second light sources 321 and 322 may be provided. According to the theory summarized above with reference to FIG. 2 , this is the reflection of the first light source 361 , whereas the reflection 362 of the second light source 322 by the prism 31 does not enter through the pinhole 33 . will enter through the pinhole 33 (as described above with reference to FIG. 2 ). As can be seen, the virtual light source 322v corresponding to the second light source 322 will not be visible in the pinhole 33 . Thereby, according to an embodiment of the present invention, this configuration facilitates suppression of reflections from false objects.

또한, 핀홀(33)의 시야 내에 위치되고 제1 빔(321)에 의해 조사되는 측량 반사기(31) 이외의 요소 또는 표면은 광을 확산적으로 또는 거울형 표면으로서 반사할 수 있다. 이러한 반사는 프리즘(31)으로부터의 반사를 방해하거나 심지어 허위 대상을 생성할 수 있다. 신뢰할 수 있는 측정 결과, 즉 모니터링될 대상에 대한 신뢰할 수 있고 적절한 모니터링을 획득하기 위하여, 이러한 원하지 않는 반사와 프리즘으로부터의 제1 빔의 반사를 구별할 수 있어야 하는 것이 바람직하다.Also, elements or surfaces other than the survey reflector 31 positioned within the field of view of the pinhole 33 and irradiated by the first beam 321 may reflect light diffusely or as a specular surface. Such reflections may interfere with reflections from the prism 31 or even create false objects. In order to obtain reliable measurement results, ie reliable and adequate monitoring of the object to be monitored, it is desirable to be able to distinguish between these unwanted reflections and the reflection of the first beam from the prism.

이것은 예를 들어 제1 광원(321)으로부터 방출된 제1 광빔(351)을 특정된 변조 주파수로 진폭 변조함으로써 제1 빔에 제1 코드를 적용하고, 제2 코드를 제2 빔에 제공함으로써 성취될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 프리즘에서 제2 광원(322)이 아닌 제1 광원(321)의 반사만이 핀홀에 도달할 것이다. 시야 내의 다른 요소는 양 광원의 광을 핀홀 내로 다시 반사할 것이다.This is achieved, for example, by applying a first code to the first beam by amplitude modulating the first light beam 351 emitted from the first light source 321 with a specified modulation frequency, and applying a second code to the second beam. can be As explained above, only the reflection of the first light source 321 from the prism and not the second light source 322 will reach the pinhole. Other elements in the field of view will reflect light from both light sources back into the pinhole.

제1 및 제2 광원(321, 322)에 의해 방출된 광에 각각 다른 코드인 코드 1 및 코드 2를 제공함으로써, 제1 및 제2 광원으로부터 각각 유래하는 신호는 이미지 센서로부터의 데이터의 처리 동안 분리될 수 있다. 이것은 본 명세서에서 위에서의 [발명의 내용] 섹션에서 더욱 상세히 설명되었다.By providing different codes, Code 1 and Code 2, respectively, to the light emitted by the first and second light sources 321 and 322, the signals from the first and second light sources, respectively, are transmitted during processing of data from the image sensor. can be separated. This has been described in more detail in the [Content of the Invention] section above herein.

제1 및 제2 코드 각각에 대해 필터링한 후에 획득된 2개의 이미지를 감산함으로써, 프리즘(31)에 의해 발생된 반사가 획득될 수 있다. 감산으로부터 생성된 이미지로부터, 프리즘(31)의 위치 및/또는 이동이 결정될 수 있다.By subtracting the two images obtained after filtering for each of the first and second codes, the reflection generated by the prism 31 can be obtained. From the image generated from the subtraction, the position and/or movement of the prism 31 can be determined.

대안적으로, 광학 대역 통과 필터가 프리즘(31)에, 즉 프리즘(31)의 전방에 제공될 수 있어, 하나의 파장의 광의 통과를 허용하고 다른 파장의 광의 통과를 허용하지 않는다. 제1 파장을 갖고 제1 코드가 제공된 제1 광빔은 프리즘에 의해 반사될 것이지만 제2 파장을 갖고 제2 코드가 제공된 제2 광빔은 반사되지 않을 것이다. 이에 의해, 프리즘은 제1 광원(321)의 광만을 반사하는 반면, 카메라의 시야 내의 다른 요소는 제1 광원(321)과 제2 광원(322)으로부터의 광을 모두 반사할 것이다. 이 방법은 제2 광원이 핀홀(33)로부터 프리즘의 직경보다 작은 거리에 위치된 경우에도 작동할 것이다.Alternatively, an optical band pass filter may be provided in the prism 31 , ie in front of the prism 31 , allowing passage of light of one wavelength and not allowing passage of light of another wavelength. A first light beam having a first wavelength and provided with a first code will be reflected by the prism but a second light beam having a second wavelength and provided with a second code will not be reflected. Thereby, the prism will only reflect light from the first light source 321 , while other elements within the camera's field of view will reflect both light from the first light source 321 and the second light source 322 . This method will also work if the second light source is located at a distance from the pinhole 33 less than the diameter of the prism.

도 4에 예시된 다른 실시예에서, 측량 반사기의 측정에 대한 환경적 간섭의 영향은 일정한 광, 즉 주변광과 구별될 수 있는 특정 주파수에 대한 반사광(46)의 진폭을 변조하는 예를 들어 액정 변조기인 능동 변조기(412)를 측량 반사기에 피팅함으로써 감소될 수 있다. 또한, 이 실시예의 경우, 하나의 광원(42)으로 충분하다. 이에 의해 방출된 광빔(45)은 변조될 필요가 없지만, 여전히 그럴 수 있다.In another embodiment illustrated in FIG. 4 , the effect of environmental interference on the measurement of the survey reflector is a constant light, i.e. liquid crystal for example modulating the amplitude of the reflected light 46 for a specific frequency that can be distinguished from ambient light. This can be reduced by fitting an active modulator 412, which is a modulator, to a survey reflector. Also, for this embodiment, one light source 42 is sufficient. The light beam 45 emitted thereby need not be modulated, but may still be.

도 5a에 도시된 실시예에서, 카메라(57)는 제1 광원(521) 및 본 명세서에서 제3 광원(522)이라고도 하는 추가 광원을 포함한다. 양 광원은 핀홀(53)로부터 거리(d) 내에 위치된다. 위에서 설명된 대략적인 정의를 사용하면, 거리(d)는 측량 반사기(51)의 직경(D)을 초과하지 않는다. 따라서, 측량 반사기(51)에 의해 각각 반사된 제1 광빔(521) 및 추가 광빔(522) 모두의 반사빔(561, 562)의 부분은 핀홀(53)에 들어갈 것이다. 이들의 상이한 코드로 인해, 이미지 센서(54) 상의 각각의 투사는 이미지 처리를 사용하여 구별될 수 있다. 광원(521, 522)은 유리하게는 핀홀(53)의 서로 반대편에 있는 측에 위치될 수 있지만, 이것이 필수는 아니다. 카메라(57)에는 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이 핀홀로부터 더 멀리 위치된 하나 이상의 제2 광원이 추가로 제공될 수 있지만, 이러한 조합의 세부 사항은 여기에서 생략된다.In the embodiment shown in FIG. 5A , the camera 57 includes a first light source 521 and an additional light source, also referred to herein as a third light source 522 . Both light sources are located within a distance d from the pinhole 53 . Using the rough definition described above, the distance d does not exceed the diameter D of the survey reflector 51 . Accordingly, portions of the reflected beams 561 , 562 of both the first light beam 521 and the additional light beam 522 respectively reflected by the survey reflector 51 will enter the pinhole 53 . Because of their different codes, each projection on the image sensor 54 can be distinguished using image processing. The light sources 521 , 522 may advantageously be located on opposite sides of the pinhole 53 , although this is not required. The camera 57 may further be provided with one or more second light sources positioned further from the pinhole as described with reference to FIG. 3 , although details of such combinations are omitted herein.

도 5b 내지 5e에 도시된 바와 같이, 이 구성은 측량 반사기를 형성하는 프리즘(51) 또는 중공 거울로부터의 반사와 카메라(57)의 시야 내에 위치된 허위 대상이라고도 하는 다른 거울형 표면으로부터의 반사를 구별할 수 있게 한다. 이를 위해, 제1 빔(521)에는 제1 코드가 제공되고, 빔(522)에는 다른 코드가 제공E된다. 2개의 광원의 반사로 인한 이미지의 특성, 특히 거울 대칭의 존재 또는 부재로부터, 반사가 프리즘으로부터 유래하는지 또는 다른 거울형 표면으로부터 유래하는지가 구별될 수 있다.5B-5E, this configuration captures reflection from a prism 51 or hollow mirror forming a survey reflector and reflection from another mirror-like surface, also called a false object, located within the field of view of the camera 57. make it possible to distinguish To this end, the first beam 521 is provided with a first code, and the beam 522 is provided with another codeE. From the properties of the image due to the reflection of the two light sources, in particular the presence or absence of mirror symmetry, whether the reflection originates from a prism or from another mirror-like surface can be distinguished.

도 5b에 도시된 바와 같이 프리즘(51)으로부터 반사되는 경우, 핀홀의 오른쪽에 있는 예를 들어 LED인 제1 광원(521)은 왼쪽에 나타나는 가상 광원(521v)을 생성할 것이고, 핀홀(53)의 왼쪽에 있는 추가 LED일 수 있는 광원(522)은 오른쪽으로 가상 광원(522v)을 생성할 것이다. 달리 말하면, 그리고 더욱 일반적으로, 2개의 광원의 이미지는 프리즘의 중심에 대하여 미러링된다.When reflected from the prism 51 as shown in Figure 5b, the first light source 521, for example an LED, to the right of the pinhole will create a virtual light source 521v that appears to the left, and the pinhole 53. Light source 522, which may be an additional LED to the left of , will create a virtual light source 522v to the right. In other words, and more generally, the images of the two light sources are mirrored about the center of the prism.

그러나, 도 5c에 도시된 바와 같이 평면 거울(5101)로부터 반사되거나, 도 5d에 도시된 바와 같이 구형 거울, 즉 볼록 거울(5102)로부터 반사되는 경우, 이는 사실이 아니다. 이 경우들에 있어서, 이미지는 미러링되지 않을 것이다.However, this is not the case when it is reflected from a flat mirror 5101 as shown in FIG. 5C or from a spherical mirror, ie, a convex mirror 5102, as shown in FIG. 5D. In these cases, the image will not be mirrored.

도 5e에 도시된 바와 같이 중공 거울 표면, 즉 오목 거울 표면(5103)의 경우, 이미지는 2개의 광원이 거울의 초점 거리 밖에 위치되는 경우에만 미러링될 것이다.In the case of a hollow mirror surface, ie, a concave mirror surface 5103, as shown in FIG. 5E, the image will be mirrored only if the two light sources are located outside the focal length of the mirror.

또한, 도 5a에 도시된 실시예에서 이미지 센서(54)에 의해 기록된 2개의 이미지 또는 대상 사이의 거리로부터, 카메라와 측량 반사기 사이의 거리(DT)가 결정될 수 있다. 이미지 센서(54)에 기록된 이미지(i1, i2) 사이의 거리는 알려져 있는 2개의 광원 사이의 거리, 카메라의 초점 거리(Df)(즉, 역시 알려져 있는 이미지 센서와 핀홀 사이의 거리), 본 명세서에 설명되고 그리고/또는 통상의 기술자에게 알려져 있는 다른 원리에 따라 측정될 수 있는 대상에 대한 이미지 센서의 절대 (2차원) 각도 및 이에 따라 결정될 수 있는 핀홀과 프리즘 사이의 거리(DT)에 의존한다.Also, from the distance between two images or objects recorded by the image sensor 54 in the embodiment shown in FIG. 5A , the distance D T between the camera and the survey reflector can be determined. The distance between the images i1 , i2 recorded on the image sensor 54 is the known distance between the two light sources, the focal length D f of the camera (ie the distance between the image sensor and the pinhole also known), the present The absolute (two-dimensional) angle of the image sensor to the object, which may be measured according to other principles described in the specification and/or known to those skilled in the art, and the distance between the pinhole and the prism (D T ) which may be determined accordingly depend on

카메라와 다른 측량 반사기 사이의 거리를 결정할 수 있게 하는 다른 측정 구성이 도 6에 도시된다. 이 구성에서, 상이한 카메라 위치에 위치되지만 동일한 장면, 즉 동일한 측량 반사기(61) 세트를 보고 있는 2개의 카메라(67A, 67B)가 사용된다. 이러한 카메라(67A, 67B)는 위에서 설명된 카메라 중 어느 하나일 수 있으며, 따라서 위에서 설명된 방법 중 어느 하나에 따라 작동된다. 카메라는 각각의 광축이 서로에 대해 바람직하게는 알려져 있는 각도(α)로 배열되도록 배열된다. 삼각 측량(triangulation) 측정에 의해, 카메라로부터 측량 반사기(61)까지의 거리는 통상의 기술자에 의해 이해되는 방식으로 결정될 수 있다. 더욱이, 이 문서의 [발명의 내용] 섹션에서 설명된 바와 같이, 측량 반사기(61)의 3차원 좌표가 결정될 수 있다.Another measurement configuration that makes it possible to determine the distance between the camera and another survey reflector is shown in FIG. 6 . In this configuration, two cameras 67A, 67B are used, located at different camera positions but looking at the same scene, ie, the same set of survey reflectors 61 . These cameras 67A, 67B may be any of the cameras described above, and thus are operated according to any one of the methods described above. The camera is arranged such that the respective optical axes are arranged at a preferably known angle α with respect to each other. By means of triangulation measurements, the distance from the camera to the survey reflector 61 can be determined in a manner understood by a person skilled in the art. Moreover, the three-dimensional coordinates of the survey reflector 61 can be determined, as described in the [Invention] section of this document.

더욱이, 위에 설명된 각각의 실시예에서, 상이한 측량 반사기들로부터의 반사를 서로 구별하기 위해, 측정 또는 모니터링 세션을 시작하기 전에 그리고/또는 시간 경과에 따라 측량 반사기 세트를 모니터링하는 동안 각각의 측량 반사기를 식별하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 도 7에 도시된 바와 같은 실시예에 의해 가능하게 될 수 있다. 도 7의 실시예가 본 명세서에서 위에서 설명된 각각의 실시예에 적용되거나 통합될 수 있다는 것이 주목되어야 한다.Moreover, in each of the embodiments described above, each survey reflector prior to starting a measurement or monitoring session and/or while monitoring a set of survey reflectors over time, in order to distinguish reflections from different survey reflectors from each other. It may be desirable to identify This may be made possible by an embodiment as shown in FIG. 7 . It should be noted that the embodiment of FIG. 7 may be applied to or incorporated into each of the embodiments described above herein.

도 7에 도시된 바와 같이, 측량 반사기(71)에는 카메라(77)의 광원(72)에 의해 방출된 제1 빔(75)의 일부를 수광하기 위한 수광기(71)와, 수광 시 수광기에 의해 생성된 신호를 검출 및/또는 처리하기 위해 수광기(714)의 일부를 형성하거나 이에 결합된 마이크로컨트롤러(719)가 제공 및/또는 피팅되거나 결합된다. 또한, 예를 들어 LED인 식별 유닛 발광기(712)가 측량 반사기에 제공되고 마이크로컨트롤러(719)에 결합된다. 수광기(714), 마이크로컨트롤러(719) 및 발광기(712)는 측량 반사기 식별 유닛(716)을 형성할 수 있다. 카메라(77)와 연관된 처리 유닛(79)은 제1 광원(72)을 제어하여 신호가 제1 광빔(75)에 부과될 수 있게 하도록 구성된다. 이 신호는 식별 요청을 포함할 수 있다. 이러한 요청 신호가 수광기(714)에 의해 수신되면, 식별 유닛 발광기(712)는 예를 들어 짧은 시간 동안만 방출되는 코드의 형태로 식별 신호를 방출한다. 각각의 측량 반사기에 대해 고유한 이 식별 신호가 카메라(77)의 이미지 센서(74)에 수신될 때, 측량 반사기가 식별될 수 있다.As shown in FIG. 7 , the survey reflector 71 includes a light receiver 71 for receiving a part of the first beam 75 emitted by the light source 72 of the camera 77 , and a light receiver upon receiving light. A microcontroller 719 forming part of or coupled to the light receiver 714 is provided and/or fitted or coupled to detect and/or process the signal generated by the . Also, an identification unit light emitter 712 , eg an LED, is provided in the survey reflector and coupled to the microcontroller 719 . The light receiver 714 , the microcontroller 719 and the light emitter 712 may form a survey reflector identification unit 716 . The processing unit 79 associated with the camera 77 is configured to control the first light source 72 so that a signal can be imposed on the first light beam 75 . This signal may include an identification request. When this request signal is received by the light receiver 714 , the identification unit light emitter 712 emits an identification signal, for example in the form of a code that is emitted only for a short time. When this identification signal, which is unique for each survey reflector, is received by the image sensor 74 of the camera 77 , the survey reflector can be identified.

측량 반사기(71) 및 측량 반사기 식별 유닛(716)은 비콘(beacon)이라고도 할 수 있는 측량 반사기 유닛(718)에 배열될 수 있다.A survey reflector 71 and a survey reflector identification unit 716 may be arranged in a survey reflector unit 718 , which may also be referred to as a beacon.

물체(3)에는 이의 상이한 위치들을 모니터링하기 위해 이러한 위치들에 복수의 측량 반사기 유닛(718)이 제공될 수 있다. 도시된 실시예에서, 측량 반사기(71)는 프리즘에 의해 제공된다. 그러나, 예를 들어, 캐츠 아이(cat's eye)라고도 하는 중공(hollow) 거울인 다른 유형의 반사기가 동등하게 적합할 수 있다는 것이 이해될 수 있다.The object 3 may be provided with a plurality of survey reflector units 718 at these positions for monitoring its different positions. In the illustrated embodiment, the survey reflector 71 is provided by a prism. However, it will be appreciated that other types of reflectors, for example hollow mirrors, also referred to as cat's eyes, may be equally suitable.

카메라(77), 특히 이의 광원으로 하여금, 이의 도달 범위 내에 모든 측량 반사기 유닛에 식별 요청을 전송하게 하도록 처리 유닛(39)을 구성함으로써, 이들의 각각은 각각의 측량 반사기 유닛(718)의 식별 유닛(716)에 의해 전송된 식별 신호에 의해 고유하게 식별될 수 있다.By configuring the processing unit 39 to cause the camera 77 , in particular its light source, to send an identification request to all survey reflector units within its reach, each of which is an identification unit of a respective survey reflector unit 718 . can be uniquely identified by the identification signal transmitted by 716 .

이제, 카메라(7)의 실시예에 따른 컴포넌트가 특히 이의 기능적 양태와 관련하여 더욱 상세하게 설명될 것이다. 이 설명은 본 명세서에서 위에서의 다른 실시예에서 설명된 모든 카메라(27, 37, 47, 57, 67A, 67B, 77)에 유사하게 적용된다.A component according to an embodiment of the camera 7 will now be described in more detail in particular with regard to its functional aspects. This description applies similarly to all cameras 27, 37, 47, 57, 67A, 67B, 77 described in the other embodiments above herein.

도 8은 카메라(7)의 일례를 도시한다. 예시적인 카메라(7)는 비굴절 광학 기기(101), 이미지 센서(120), 클록(123), 메모리(15), 하나 이상의 위치 및 /또는 배향 측정 컴포넌트(16), 출력 유닛(17), 입력 유닛(또는 사용자 인터페이스)(19), 전자 네트워킹 모듈(들)(109) 및 하나 이상의 광원(102)에 연결된 처리 유닛(9)을 가진다. 비굴절 광학 기기(101)는 이미지 센서(120)에 연결된 것으로 도시된다. 이 후자의 "연결"은 물리적 연결일 필요는 없다. 여기서, "연결"은 비굴절 광학 기기(101)가 주변광을 수광하여 수광된 주변광이 이미지 센서(120)에 의해 수광되도록 배열되는 상황을 나타내도록 의도된다. 본 명세서에서 위에서 설명된 실시예로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 도 8에 도시된 모든 기능적 요소가 존재할 필요는 없다.8 shows an example of a camera 7 . Exemplary camera 7 includes non-refractive optics 101 , image sensor 120 , clock 123 , memory 15 , one or more position and/or orientation measurement components 16 , output unit 17 , It has a processing unit 9 connected to an input unit (or user interface) 19 , an electronic networking module(s) 109 and one or more light sources 102 . The non-refractive optics 101 is shown coupled to an image sensor 120 . This latter "connection" need not be a physical connection. Here, “connection” is intended to indicate a situation in which the non-refractive optical device 101 receives ambient light and is arranged such that the received ambient light is received by the image sensor 120 . As can be appreciated from the embodiments described above herein, not all functional elements shown in FIG. 8 need be present.

데이터 전송을 위한 모든 연결은 물리적 연결(유선)일 수 있지만, 대안적으로 무선일 수 있으며 전자기/광 복사의 전송을 기초로 할 수 있다.Any connection for data transmission may be a physical connection (wired), but may alternatively be wireless and may be based on the transmission of electromagnetic/optical radiation.

비굴절 광학 기기(101)는 본 명세서에서 위에서 설명된 바와 같은 임의의 유형의 비굴절 광학 요소일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 비굴절 광학 기기는 하나 이상의 핀홀을 포함할 수 있다. 핀홀의 직경은 50 내지 400 ㎛의 범위에 있을 수 있다. 대안적으로, 위에서 설명된 바와 같이, 비굴절 광학 기기는 바람직하게는 낮은 계산 노력으로의 온도 변조를 허용하는 박형(thin) 렌즈인 렌즈로 대체될 수 있다.The non-refractive optics 101 may be any type of non-refractive optical element as described above herein. In a preferred embodiment, the non-refractive optics may include one or more pinholes. The diameter of the pinhole may be in the range of 50 to 400 μm. Alternatively, as described above, non-refractive optics may be replaced with lenses, which are preferably thin lenses that allow temperature modulation with low computational effort.

처리 유닛(9)은 당해 업계에 알려져 있는 임의의 적절한 처리 유닛일 수 있다.The processing unit 9 may be any suitable processing unit known in the art.

이미지 센서(120)는 바람직하게는 CCD 센서 또는 CMOS 센서와 같은 카메라의 이미지 평면을 형성하는 2D 매트릭스로 배열된 감광 요소(픽셀) 세트를 포함한다. 이미지 센서(120)는 비굴절 광학 기기(101)를 통해 들어오는 광빔(6)을 수광하도록 배열된다. 각각의 광빔(6)은 이러한 감광 요소의 서브세트에 초점이 맞춰질 것이다. 각각의 이러한 서브세트는 하나의 들어오는 광빔(6)의 입체각, 즉 지면에 대한 수평면에서 입사각과 수직면에서의 입사각 모두에 대응한다. 물론, 입사각들은 정지 위성과 같이 지구가 아닌 다른 물체를 기준으로 측정될 수도 있다. 카메라(7)와 측량 반사기(1) 모두가 고정된 위치에 유지되는 한, 이러한 서브세트는 측량 반사기(1)마다 정적이다.Image sensor 120 preferably includes a set of photosensitive elements (pixels) arranged in a 2D matrix that forms the image plane of a camera, such as a CCD sensor or CMOS sensor. The image sensor 120 is arranged to receive a light beam 6 coming through the non-refractive optics 101 . Each light beam 6 will be focused on a subset of these photosensitive elements. Each of these subsets corresponds to the solid angle of one incoming light beam 6 , i.e. both the angle of incidence in the horizontal plane and the angle of incidence in the vertical plane with respect to the ground. Of course, the angles of incidence may also be measured with respect to a non-Earth object, such as a geostationary satellite. As long as both the camera 7 and the survey reflector 1 are held in a fixed position, this subset is static per survey reflector 1 .

대안적인 실시예에서, 라인 센서는 대물부로서 핀홀보다는 광학 슬릿과 조합하여 사용될 수 있다. 광학 슬릿은, 이러한 실시예에서, 라인 센서의 측방향에 본질적으로 수직으로 배향된다. 이러한 대안적인 실시예는 1차원에서의 각도의 측정을 제공할 수 있다. 측정되도록 사용 가능한 차원의 수를 증가시키기 위해, 라인 센서가 장착된 2 이상의 이러한 장치는 다양한 상이한 배향으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 이러한 장치 중 2개는 수직 방식으로 배열될 수 있어, 이에 의해 2D 매트릭스 센서로 수행되는 측정과 유사한 측정을 가능하게 한다. 이러한 선형 센서 배열은 2D 매트릭스 센서를 사용하는 장치보다 상당히 적은 전력을 소비한다는 이점을 가진다.In an alternative embodiment, the line sensor may be used in combination with an optical slit rather than a pinhole as the objective. The optical slit, in this embodiment, is oriented essentially perpendicular to the lateral direction of the line sensor. This alternative embodiment may provide a measure of angle in one dimension. To increase the number of dimensions available to be measured, two or more of these devices equipped with line sensors can be arranged in a variety of different orientations. For example, two of these devices can be arranged in a vertical manner, thereby enabling measurements similar to those performed with a 2D matrix sensor. Such a linear sensor arrangement has the advantage of dissipating significantly less power than devices using a 2D matrix sensor.

선택적으로, 측정 데이터에 대한 열적 영향을 줄이기 위해, 온도 제어 시스템(103)이 제공될 수 있다. 비굴절 광학 기기(101)의 열 용량은 비굴절 광학 기기(101) 대신 렌즈 시스템을 사용하는 카메라(7)와 비교할 때 상대적으로 낮다. 온도 조절 장치(thermostat)(103)의 형태로 온도 제어 시스템을 구현함으로써 열 안정성이 개선될 수 있다. 도 8은 비굴절 광학 기기(101)에 대한 가역적(즉, 냉각 및 가열 모두를 위해 구성된) 펠티에 소자(103)를 갖는 실시예를 도시한다. 비굴절 광학 기기(101)가 미리 결정된 온도에 유지되도록, 펠티에 소자(103)는 처리 유닛(9)에 연결되어 온도가 이에 의해 제어된다. 대안적으로, 열 안정성은 카메라 하우징의 설계에 의해, 특히 이에 따라 사용된 재료를 통해 그리고/또는 내부의 다양한 위치에서 온도를 측정하고 이미지 센서로부터의 데이터의 처리 동안 열적 영향을 설명하는 모델을 이용함으로써 증가될 수 있다.Optionally, a temperature control system 103 may be provided to reduce the thermal effect on the measurement data. The heat capacity of the non-refractive optics 101 is relatively low compared to the camera 7 using a lens system instead of the non-refractive optics 101 . Thermal stability can be improved by implementing a temperature control system in the form of a thermostat 103 . 8 shows an embodiment with a Peltier element 103 that is reversible (ie configured for both cooling and heating) for non-refractive optics 101 . The Peltier element 103 is connected to a processing unit 9 so that the non-refractive optics 101 is maintained at a predetermined temperature, whereby the temperature is controlled. Alternatively, thermal stability is measured by the design of the camera housing, in particular through and/or within the material used accordingly, and using a model to account for thermal effects during processing of data from the image sensor. can be increased by

아래에서, 본 명세서에서 위에서 설명된 시스템 및 이의 작동 방법에 대한 일부 일반적인 양태가 요약될 것이다.Below, some general aspects of the systems described above and methods of operation thereof herein will be summarized.

예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이, 시스템에 2개 이상의 카메라가 장착된 경우, 본 명세서에 설명된 바와 같은 기술이 측정 반사기(1, 61)가 카메라로부터 얼마나 멀리 있는지 측정하는 데 사용될 수 있다. 이것은 하나의 기준선이 알려져 있는 경우 삼각 측량 측정에 의해 수행될 수 있다. 카메라(7, 27, 37, 47, 57, 77)와 측량 반사기(1) 사이의 거리를 측정하는 것은 비행 시간(time-of-flight) 측정과 같은 다른 거리 측정 기술로도 수행할 수 있다.If the system is equipped with two or more cameras, for example as shown in FIG. 6 , techniques as described herein can be used to measure how far the measuring reflectors 1 , 61 are from the cameras. . This can be done by triangulation measurements if one baseline is known. Measuring the distance between the cameras 7 , 27 , 37 , 47 , 57 , 77 and the survey reflector 1 can also be performed with other distance measurement techniques, such as time-of-flight measurements.

이미지 센서(24, 34, 44, 54, 74, 120)는 수광된 광빔(6)을 이미지로 변환한다. 이미지는 본 명세서에서 픽셀 신호라고 하는 전자 신호 세트이다. 각각의 픽셀 신호는 하나의 감광 요소에 의해 생성되며, 감광 요소에 의해 수광되는 광의 광 강도에 의존하는 값을 가진다. 따라서, 픽셀 신호는 또한 측량 반사기(1)가 부착된 물체(3) 및 이의 주변과 관련될 수 있다.The image sensors 24 , 34 , 44 , 54 , 74 , and 120 convert the received light beam 6 into an image. An image is a set of electronic signals referred to herein as pixel signals. Each pixel signal is generated by one photosensitive element and has a value dependent on the light intensity of the light received by the photosensitive element. Thus, the pixel signal can also be related to the object 3 to which the survey reflector 1 is attached and its surroundings.

이미지 센서는 비굴절 요소를 통해 카메라에 들어가는 광이 이미지 센서에 회절 패턴을 형성하도록 위치 설정된다. 회절 패턴은 비굴절 요소의 특성에 따라 달라질 것이며, 이미지 센서의 각각의 픽셀의 비굴절 요소에 대한 거리와 각도에 따라 이미지 센서에서 어두운 영역 또는 밝은 영역으로 나타날 것이다. 각각이 다수의 픽셀, 통상적으로 적어도 100개의 픽셀을 포함하는 복수의 데이터 프레임을 통합함으로써, 고해상도의 측정 결과가 성취될 수 있다.The image sensor is positioned such that light entering the camera through the non-refracting element forms a diffraction pattern in the image sensor. The diffraction pattern will vary depending on the nature of the non-refractive element, and will appear as a dark or light area in the image sensor depending on the distance and angle of each pixel of the image sensor to the non-refractive element. By integrating a plurality of data frames each comprising a plurality of pixels, typically at least 100 pixels, high-resolution measurement results can be achieved.

렌즈와 같은 굴절 광학 기기를 사용하는 실시예에서, 이미지 센서는 바람직하게는 이의 감광 요소가 렌즈의 초점 평면 부근에 있도록 위치 설정된다. 다른 바람직한 실시예에서, 이미지 센서(120)는 이미지가 특정 양만큼 디포커싱되어 초점이 무한대를 벗어난 상태로 되도록 하는 렌즈의 초점 거리 내의 위치에 위치 설정된다. 이러한 실시예에서, 이미지 처리는 디포커싱 기술에 기초한 초해상도 이미징을 포함할 수 있고, 이에 의해 서브-픽셀 해상도를 가능하게 한다. 그러면, 픽셀의 1/100 또는 훨씬 더 나은 해상도가 획득될 수 있다.In embodiments using refractive optics such as lenses, the image sensor is preferably positioned such that its photosensitive element is near the focal plane of the lens. In another preferred embodiment, the image sensor 120 is positioned at a location within the focal length of the lens that causes the image to be defocused by a certain amount to bring it out of focus to infinity. In such embodiments, image processing may include super-resolution imaging based on defocusing techniques, thereby enabling sub-pixel resolution. Then 1/100 of a pixel or even better resolution can be obtained.

처리 유닛(9)은 이미지 센서(120)로부터 픽셀 신호를 수신하고 이를 메모리(15)에 저장하도록 배열된다. 픽셀 신호는 처리 유닛(9)에 의해 바람직하게는 타임 스탬프 및/또는 카메라(7)의 위치를 나타내는 위치 스탬프와 함께 단일 사진으로서 저장될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 픽셀 신호는 비디오를 함께 형성하는 일련을 사진으로서 처리 유닛(9)에 의해 저장되며, 각각의 사진에 타임 스탬프 및/또는 카메라(7)의 위치를 나타내는 위치 스탬프가 제공된다.The processing unit 9 is arranged to receive the pixel signal from the image sensor 120 and store it in the memory 15 . The pixel signal can be stored by the processing unit 9 as a single picture, preferably with a time stamp and/or a position stamp indicating the position of the camera 7 . Preferably, however, the pixel signal is stored by the processing unit 9 as a series of pictures which together form a video, each picture being provided with a time stamp and/or a location stamp indicating the position of the camera 7 . .

클록(23)은, 당해 업계에서의 통상의 기술자에게 알려진 바와 같이, 클록 신호를 처리 유닛(9)에 제공한다. 클록 신호는 처리 유닛(9)의 정상적인 처리를 위해 사용된다. 처리 유닛(9)은 타임 스탬프가 이러한 클록 신호에 기초를 두도록 할 수 있다. 그러나, 카메라(7)에 위성으로부터 시간 신호를 수신하는 GNSS 유닛이 장착될 수도 있거나, 카메라(7)가 다른 적절한 소스로부터 시간 신호를 수신할 수도 있다.The clock 23 provides a clock signal to the processing unit 9, as known to those skilled in the art. The clock signal is used for normal processing of the processing unit 9 . The processing unit 9 may make the time stamp based on this clock signal. However, camera 7 may be equipped with a GNSS unit that receives time signals from satellites, or camera 7 may receive time signals from other suitable sources.

메모리(15)는 처리 유닛(9)을 실행하기 위해 적절한 프로그램 명령어 및 데이터를 저장하는 ROM(Read Only Memory)/플래시 유형의 메모리와 같은 다양한 유형의 하위 메모리를 포함할 수 있다. 또한, 메모리는 이미지 센서(120)로부터 수신된 데이터와 같은 임시 데이터를 저장하기 위한 적절한 RAM(Random Access Memory) 유형의 메모리를 포함할 것이다. 또한, 메모리(15)는 캐시 유형의 메모리를 포함할 수 있다. 하위 메모리의 일부 또는 전부는 물리적으로 다른 컴포넌트로부터 원격에 위치될 수 있다. 또한, 처리 유닛(9)은 외부 저장 및 처리를 위해 전자 네트워킹 모듈(들)(20)을 통해 원격 유닛에 모든 픽셀 신호를 전송하도록 배열될 수 있다. 이러한 픽셀 신호의 로컬 사본은 카메라(7) 내의 로컬 메모리(15)에 저장될 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없다.Memory 15 may include various types of sub-memory, such as read only memory (ROM)/flash type memory, that stores appropriate program instructions and data for executing processing unit 9 . The memory may also include a suitable random access memory (RAM) type of memory for storing temporary data, such as data received from the image sensor 120 . Also, the memory 15 may include a cache type memory. Some or all of the sub-memory may be physically located remotely from other components. Further, the processing unit 9 may be arranged to transmit all pixel signals to a remote unit via the electronic networking module(s) 20 for external storage and processing. A local copy of this pixel signal may but need not be stored in the local memory 15 in the camera 7 .

메모리(15)는 카메라(7)의 초기 위치를 나타내는 초기 위치 데이터를 저장한다. 이러한 초기 위치 데이터는 경위의(theodolite)를 사용하여 설정된 후 사용자에 의해 저장될 수 있다. 또한, 이러한 초기 위치 데이터는 카메라(7) 자체에 의해 이루어진 측정으로부터 기인할 수 있다. 예를 들어, 카메라(7)는 잘 알려진 위치를 가진 높은 항공 교통 장애물 마커에 설치된 알려진 "깜박임(blinking)" 광원으로부터 연속적인 사진을 수집할 수 있다. 이러한 장애물 마커는 높은 구조물에서 정의된 수직 거리에 배치되어 이에 의해 삼각 측량을 가능하게 할 수 있다. 또한, 메모리(15)는 카메라(7)를 식별하고 다른 장치와 외부 통신하는 처리 유닛(9)에 의해 사용되어 다른 외부 장치에 자신을 식별시키는 카메라 ID를 저장한다.The memory 15 stores initial position data indicating the initial position of the camera 7 . This initial location data may be set using a theodolite and then stored by the user. Also, this initial position data may result from measurements made by the camera 7 itself. For example, the camera 7 may collect a series of pictures from a known “blinking” light source installed at a high air traffic obstacle marker with a well-known location. Such obstacle markers may be placed at a defined vertical distance in tall structures, thereby enabling triangulation. In addition, the memory 15 stores a camera ID that identifies the camera 7 and is used by the processing unit 9 in external communication with other devices to identify itself to other external devices.

위치 및/또는 배향 측정 컴포넌트(16)는, 당해 업계에서의 통상의 기술자에게 알려진 바와 같이, 하나 이상의 가속도계 및/또는 자이로미터/자이로스코프를 포함할 수 있다. 또한, 이는 위에서 언급된 GNSS 유닛을 포함할 수 있다. 이러한 가속도계 및/또는 자이로미터/자이로스코프는 카메라 자체의 움직임을 측정하고 이러한 측정으로부터 업데이트된 카메라 위치 및 배향을 도출한다. 그 다음, 업데이트된 카메라 위치 및/또는 배향은 처리 유닛(9)에 의해 메모리(15)에 저장된다. 이렇게 함으로써, 하나 이상의 측량 반사기(1)의 위치를 측정할 때 카메라 위치 및/또는 배향 변경이 고려될 수 있다. 정확도는 대략 1/1000도 정도일 수 있다. 테스트는 피크-피크(peak-to-peak)가 2 밀리도(milli degree)인 것을 나타냈다. 더욱이, 3축 가속도계 패키지는 정지 상태일 때 지구의 중력 방향을 측정할 수도 있다. 충분한 성능의 3D 자이로 패키지는 (역시 정지 상태일 때) 지구 자전축의 방향을 측정할 수 있다.Position and/or orientation measurement component 16 may include one or more accelerometers and/or gyrometers/gyroscopes, as known to those skilled in the art. It may also include the GNSS unit mentioned above. These accelerometers and/or gyrometers/gyroscopes measure the movement of the camera itself and derive updated camera position and orientation from these measurements. The updated camera position and/or orientation is then stored in the memory 15 by the processing unit 9 . By doing so, changes in camera position and/or orientation may be taken into account when measuring the position of one or more survey reflectors 1 . The accuracy may be on the order of 1/1000 of a degree. The test showed that the peak-to-peak was 2 milli degrees. Moreover, the 3-axis accelerometer package can also measure the direction of Earth's gravity when at rest. A sufficiently capable 3D gyro package (also at rest) can measure the direction of the Earth's axis of rotation.

출력 유닛(17)은 디스플레이 및 스피커와 같은 하나 이상의 하위 출력 유닛을 포함할 수 있다.The output unit 17 may include one or more sub-output units such as a display and a speaker.

입력 유닛(19)은 키보드 및 마이크와 같은 하나 이상의 하위 입력 유닛을 포함할 수 있다. 디스플레이와 키보드는 2개의 별개의 터치 스크린으로 제조될 수 있다. 그러나, 이들은 단일 터치 스크린으로서 구현될 수도 있다.The input unit 19 may include one or more sub-input units such as a keyboard and a microphone. The display and keyboard can be manufactured as two separate touch screens. However, they can also be implemented as a single touch screen.

전자 네트워킹 모듈(20)은 LTE(Long Term Evolution) 모듈, 이더넷 모듈, WiFi 모듈, 블루투스 모듈, 전력선 통신 모듈, 저전력 광역 네트워크(예를 들어, Lora™ 및 Sigfox™) 모듈 및 NFC(Near Field Communication) 모듈 중 하나 이상을 포함할 수 있다. IoT(Internet of Things)으로부터 알려진 기술과 임의의 독점 통신 프로토콜이 사용될 수 있다.The electronic networking module 20 includes a Long Term Evolution (LTE) module, an Ethernet module, a WiFi module, a Bluetooth module, a powerline communication module, a low-power wide area network (eg, Lora™ and Sigfox™) module, and a Near Field Communication (NFC) module. It may include one or more of the modules. Any proprietary communication protocol and technology known from the Internet of Things (IoT) may be used.

적어도 하나의 광원(102)은 광을 생성하도록 구성된 발광 다이오드(LED) 광원과 같은 적어도 하나의 광원을 포함한다. 처리 유닛(9)은 각각의 LED 광원을 제어하여 이들이 광빔을 생성하게 하도록 배열된다.The at least one light source 102 includes at least one light source, such as a light emitting diode (LED) light source configured to generate light. The processing unit 9 is arranged to control each LED light source so that they generate a light beam.

도 9에 도시된 바와 같이, 카메라에는 광학 요소들의 변형으로 인한 심각한 오류를 유입시키지 않으면서 고온 및/또는 고압 환경(예를 들어, 심해 또는 지열 활동 환경)을 견디도록 구성된 하우징이 제공될 수 있다. 하우징(본 명세서의 상이한 실시예에서 설명된 모든 카메라(27, 37, 47, 57, 67A, 67B, 77)와 함께 사용될 수 있음)은 빈 공간(void)(610)을 둘러싸는 적어도 하나의 벽(600)을 포함한다. 이미지 센서(120)는 빈 공간(610) 내에 장착된다. 하우징은 핀 홀(102)(또는 다른 광학 입력 시스템)이 제공되는, 본 명세서에서 바디라고도 하는 전방 벽 또는 커버에 의해 닫힌다. 핀 홀(102)은 본 명세서에서 위에서 설명된 바와 같이 센서(120)에서 이미지를 형성하도록 구성된다. 본 명세서에서 위에서 설명된 제1, 제2 및 제3 광원은 외부 방향으로 자신의 광빔을 방출하도록 하우징의 외부 방향으로 향하는 전방 벽 또는 바디 상에 또는 그 내에 배열될 수 있다. 하우징에는, 예를 들어, 카메라가 사용될 특정 환경에 적합한 바에 따라, 다양한 추가 특징 및/또는 요소가 더 제공될 수 있다.As shown in FIG. 9 , the camera may be provided with a housing configured to withstand high temperature and/or high pressure environments (eg, deep sea or geothermal activity environments) without introducing significant errors due to deformation of the optical elements. . The housing (which may be used with all cameras 27 , 37 , 47 , 57 , 67A, 67B, 77 described in different embodiments herein) has at least one wall surrounding a void 610 . (600). The image sensor 120 is mounted in the empty space 610 . The housing is closed by a front wall or cover, also referred to herein as the body, provided with a pin hole 102 (or other optical input system). The pin hole 102 is configured to form an image in the sensor 120 as described hereinabove. The first, second and third light sources described above herein may be arranged on or within an outwardly facing front wall or body of the housing to emit their light beams in an outward direction. The housing may further be provided with various additional features and/or elements, for example as appropriate to the particular environment in which the camera will be used.

장치 및 장치를 사용하여 물체를 모니터링하는 방법의 기본 아이디어는 카메라(7) 또는 본 명세서에서 다른 실시예에서 설명된 카메라(27, 37, 47, 57, 67A, 67B, 77) 중 어느 하나는 정지 상태에 있도록 고정된 위치에 배열된다는 것이다. 그 다음, 정지 위치가 알려지고 카메라(7) 내의 처리 유닛(9)에 의해 액세스 가능한 메모리(15)에 저장된다.The basic idea of the device and method of monitoring an object using the device is that either the camera 7 or any of the cameras 27, 37, 47, 57, 67A, 67B, 77 described in other embodiments herein is stationary. It is arranged in a fixed position so that it is in a state. The stop position is then known and stored in the memory 15 accessible by the processing unit 9 in the camera 7 .

모든 측량 반사기(1), 또는 동등하게, 본 명세서에서 위에서 다양한 실시예에 설명된 측량 반사기(21, 31, 41, 51, 61, 7), 또는 본 명세서에 아래에서 더 설명되고 도 11 내지 15에 도시된 대상 유닛(1100, 1101, 1102, 1103)이 설치될 때, 이는 카메라의 메모리(15)에 저장될 수 있는 초기 위치를 가진다.All of the survey reflectors 1 , or equivalently, the survey reflectors 21 , 31 , 41 , 51 , 61 , 7 described hereinabove in the various embodiments, or further described herein below and FIGS. 11-15 . When the target units 1100 , 1101 , 1102 , 1103 shown in are installed, they have an initial location that can be stored in the camera's memory 15 .

따라서, 시스템이 시작될 때, 카메라는 측량 반사기가 부착된 물체(3)의 초기 위치 및 배향에 대응하는 측량 반사기의 모든 초기 위치를 알고 있다.Thus, when the system is started, the camera knows all of the initial positions of the survey reflectors corresponding to the initial positions and orientations of the object 3 to which they are attached.

처리 유닛(9)은 각각의 반사 광빔(6)의 초기 입체 입사각을 계산하도록 배열된다. 즉, 수광된 반사 광빔은, 비굴절 광학계를 통해, 이미지 센서(120)의 하나 이상의 감광 요소에 이미징된다. 처리 유닛(9)은 이러한 감광 요소 중 어느 것인지를 결정하고, 대응하는 광 펄스의 입체 입사각을 설정한다. 이렇게 하기 위한 기술은 당해 업계에서의 통상의 기술자에게 알려져 있고, 여기에서 더 상세히 설명할 필요는 없다.The processing unit 9 is arranged to calculate the initial stereoscopic angle of incidence of each reflected light beam 6 . That is, the received reflected light beam is imaged, via non-refractive optics, onto one or more photosensitive elements of the image sensor 120 . The processing unit 9 determines which of these photosensitive elements is and sets the stereoscopic incidence angle of the corresponding light pulse. Techniques for doing so are known to the person skilled in the art and need not be described in further detail herein.

물체(3)가 안정적일 때, 즉 움직이지 않을 때, 모든 측량 반사기(1)의 위치도 안정적이다. 결과적으로, 카메라의 이미지 센서에서의 각각의 반사 광빔의 입체 입사각은 고정된다. 그러나, 물체(3) 또는 물체의 일부가 이동하자마자, 반사 광빔(6)의 이러한 입체 입사각이 변경된다. 처리 유닛(9)은 광빔(6)마다 입체각의 이러한 변화를 계산하도록 배열된다.When the object 3 is stable, ie not moving, the positions of all survey reflectors 1 are also stable. Consequently, the stereoscopic angle of incidence of each reflected light beam at the image sensor of the camera is fixed. However, as soon as the object 3 or part of the object moves, this stereoscopic angle of incidence of the reflected light beam 6 changes. The processing unit 9 is arranged to calculate this change in solid angle for each light beam 6 .

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 처리의 연속적인 단계들의 일례를 도시한다.10 shows an example of successive steps of image processing according to an embodiment of the present invention.

카메라(7)는 이미지 센서(120)에 투사되는 측량 반사기(1, 1100, 1101, 1102, 1103, 1401, 1402, 1403)로부터의 반사 광빔(6)을 수광한다. 도 10은 관련 측량 반사기 데이터를 추출하기 위해 처리 유닛(9)에 의해 수행되는 일 실시예에 따른 프로세스의 흐름을 도시한다. 프로세스의 이러한 흐름은 본 명세서에서 위에서 설명된 실시예 중 어떠한 실시예에도 동일하게 적용된다. 도 10은 기본 프로세스를 설명하지만, 하나 이상의 프로세스 단계에 추가적인 세부 사항이 추가될 수 있고, 그리고/또는, 특히, 본 명세서에서 위에서 설명된 바와 같이 그리고/또는 당해 업계에서의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 방법을 더 최적화하기 위하여 추가 프로세스 단계가 추가될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.The camera 7 receives the reflected light beam 6 from the survey reflectors 1 , 1100 , 1101 , 1102 , 1103 , 1401 , 1402 , 1403 which is projected on the image sensor 120 . Figure 10 shows the flow of a process according to an embodiment performed by the processing unit 9 for extracting the relevant survey reflector data. This flow of process applies equally to any of the embodiments described above herein. 10 illustrates a basic process, additional details may be added to one or more process steps and/or as specifically described herein above and/or as understood by one of ordinary skill in the art. As such, it should be understood that additional process steps may be added to further optimize the method.

처리에서의 제1 단계(1001)는 적어도 2개, 그러나 바람직하게는 많은 이미지 프레임 또는 원시 데이터 프레임을 순차적인 순서로 기록 또는 캡처하는 것이다. 각각의 이미지 프레임은 본질적으로 광 값의 2D 어레이이다. 이미지 프레임 시퀀스를 캡처함으로써, 광 값의 3D 매트릭스가 형성된다. 3D 매트릭스에서의 축들은 X, Y 및 시간 T이다. 일 실시예에서, 100개 이미지의 시퀀스가 1/60초 간격으로 캡처된다.The first step 1001 in the process is to record or capture at least two, but preferably many, image frames or raw data frames in sequential order. Each image frame is essentially a 2D array of light values. By capturing a sequence of image frames, a 3D matrix of light values is formed. The axes in the 3D matrix are X, Y and time T. In one embodiment, a sequence of 100 images is captured at 1/60 second intervals.

단계 1002에서, 본 명세서에서 위에서 설명된 바와 같이, 이미지 센서에 의해 수광된 다른 광의 영향을 억제하면서, 하나의 특정 광원에 관련된 데이터 또는 코딩된 광빔을 향상시키기 위하여, 이미지 프레임 시퀀스에 디지털 처리가 적용될 수 있다. 이 프로세스의 출력은 2D 이미지이다. 상이하고 고유한 코드를 갖는 다수의 광원이 시간에 걸쳐 광 값의 동일한 3D 매트릭스를 이용하여 처리될 수 있고, 각각 고유 2D 이미지를 생성할 것이다.In step 1002, digital processing is applied to the sequence of image frames to enhance data or coded light beams related to one particular light source, while suppressing the effects of other light received by the image sensor, as described herein above. can The output of this process is a 2D image. Multiple light sources with different and unique codes can be processed using the same 3D matrix of light values over time, each will produce a unique 2D image.

단계 1002a에서, 처리된 2D 이미지는 환경의 (확산) 반사광과 하나 이상의 제1 광원에 의해 방출된 발산 광빔의 측량 반사기로부터의 반사를 모두 포함할 수 있다.In step 1002a, the processed 2D image may include both (diffuse) reflected light of the environment and reflections from a survey reflector of a divergent light beam emitted by the one or more first light sources.

단계 1002b에서, 제2 광원에 의해 방출된 광과 관련된 2D 처리된 이미지는, 본 명세서에서 위에서 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 환경의 (확산) 반사광을 포함하지만, 측량 반사기로의 반사광은 포함하지 않을 수 있다.In step 1002b, the 2D processed image associated with the light emitted by the second light source includes (diffuse) reflected light of the environment, as described herein above with reference to FIG. 3 , but the reflected light to the survey reflector is may not be included.

선택 사항일 수 있는 단계 1002c에서, 처리된 2D 이미지는 환경 및 측량 반사기 모두의 (확산) 반사광을 동등하게 포함할 수 있지만, 이것이 광원, 예를 들어, 1002a에서의 위치와 다른 위치를 갖는 하나 이상의 제3 광원으로부터 유래하기 때문에, 2D 이미지에서 측량 반사기의 위치는 단계 1002a에서 획득된 이미지에 비하여 약간 이동될 것이다.In step 1002c, which may be optional, the processed 2D image may equally include (diffuse) reflected light from both the environment and the survey reflectors, but this may include one or more light sources, e.g., having a different location than the location at 1002a. Since it originates from the third light source, the position of the survey reflector in the 2D image will be slightly shifted relative to the image obtained in step 1002a.

단계 1003에서, 각각 단계 1002a 및 1002b에서 획득된 2개의 2D 이미지는, 측량 반사기에 의해 하나의 특정 광원의 반사광만을 드러내기 위해, 서로 감산된다. 단계 1002b에서 획득된 이미지와 선택적으로 단계 1002c에서 획득된 이미지를 단계 1002a에서 얻은 이미지로부터 감산함으로써, 주변광 및 다른 광원의 확산 반사광으로부터의 영향을 억제하면서 측량 반사기로부터 제1 광원에 의해 방출된 광의 반사가 향상될 수 있다. 결과는, 다른 영향들이 억제되면서, 측량 반사기에서 제1 발산 광빔의 반사만을 실질적으로 나타내는 단일 2D 이미지이다.In step 1003, the two 2D images obtained in steps 1002a and 1002b, respectively, are subtracted from each other to reveal only the reflected light of one particular light source by a survey reflector. By subtracting the image obtained in step 1002b and optionally the image obtained in step 1002c from the image obtained in step 1002a, the effect of ambient light and diffusely reflected light of other light sources is suppressed while suppressing the effect of light emitted by the first light source from the survey reflector. Reflection can be improved. The result is a single 2D image that substantially represents only the reflection of the first diverging light beam at the survey reflector, while other effects are suppressed.

단계 1004에서, 측량 반사기의 위치 및/또는 모니터링되는 측량 반사기 중 하나 이상 측량 반사기의 이동이 결정된다. 특정 광원, 예를 들어 제1 광원에 의해 방출된 광 또는 측량 반사기로부터 반사된 특정 코딩, 예를 들어 제1 코딩을 갖는 광은, 각각의 측량 반사기에 대해, 바람직하게는 복수의 픽셀 그리고 비굴절 광학 기기의 경우 회절 패턴을 포함하는 특징 또는 블롭(blob)을 생성한다. 단계 1004에서 획득된 2D 이미지에서의 특징 또는 패턴을 미리 결정된(예를 들어, 디폴트) 특징 또는 회절 패턴 및/또는 이전에 측정된 특징 또는 회절 패턴과 상관시킴으로써, 측량 반사기들의 위치 및/또는 이들 중 하나 이상 측량 반사기의 이동이 결정될 수 있다.In step 1004, a position of a survey reflector and/or a movement of one or more of the monitored survey reflectors is determined. A specific light source, for example light emitted by the first light source or light with a specific coding, eg a first coding, reflected from a survey reflector is, for each survey reflector, preferably a plurality of pixels and non-refracting In the case of optics, it creates features or blobs that contain diffraction patterns. By correlating the feature or pattern in the 2D image obtained in step 1004 with a predetermined (eg, default) feature or diffraction pattern and/or a previously measured feature or diffraction pattern, the position of the survey reflectors and/or any of these Movement of one or more survey reflectors may be determined.

단계 1005에서, 획득된 데이터, 즉, 반사기 각각의 정확한 2D 좌표는 다른 프로세스에서 사용할 수 있게 된다. 이는 카메라 움직임, 온도 보상 등과 같은 오류를 수정하기 위한 추가 프로세스, 2개의 광원에 기초하여 거리를 추정하기 위한 프로세스, 데이터의 저장, 데이터의 디스플레이 등을 포함할 수 있다.In step 1005, the acquired data, ie the exact 2D coordinates of each of the reflectors, are made available to other processes. This may include additional processes for correcting errors such as camera movement, temperature compensation, etc., processes for estimating distances based on two light sources, storage of data, display of data, and the like.

도 11은 일 실시예에 따른 대상 유닛(1100)을 도시한다. 대상 유닛(1100)은 파선 p1 또는 p2로 표시된 동일한 평면에 배열된 복수의 측량 반사기(111)를 포함한다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 측량 반사기(111)는 유리하게는 본 명세서에서 위에서 설명된 측량 반사기(21, 31, 41, 51, 61 또는 71)일 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 측량 반사기(111)는 측량 반사기(111c)가 배열된 대칭 중심 주위로 대칭적으로 배열된다. 도시된 실시예에서, 어레이의 에지에 위치된 것을 제외한 각각의 측량 반사기는 6개의 가장 가까운 이웃을 가진다. 다르게 말하면, 반사기는 이동된 또는 오프셋된 열(row)들로 배열되며, 열들은 상이한 개수의 반사기를 가질 수 있다. 측량 반사기(111)는 모두 바람직하게는 실질적으로 동일하다. 복수의 측량 반사기(111)는 지면에 배열된 표준 또는 삼각대에 장착될 수 있는 홀더(110)에 배열 또는 장착되거나, 도 1a 내지 1a에 도시된 물체(3)와 같은 물체 또는 구조물에 고정될 수 있다. 홀더(110)는 유리하게는 측량 카메라(7)에 의해 방출된 광에 대해 비반사성이고 불투과성이다.11 illustrates a target unit 1100 according to an embodiment. The target unit 1100 comprises a plurality of survey reflectors 111 arranged in the same plane, indicated by dashed lines p1 or p2 . As shown in FIG. 12A , the survey reflector 111 may advantageously be the survey reflector 21 , 31 , 41 , 51 , 61 or 71 described above herein. As shown in Fig. 11, the plurality of survey reflectors 111 are symmetrically arranged around the center of symmetry where the survey reflectors 111c are arranged. In the illustrated embodiment, each survey reflector except those located at the edge of the array has six nearest neighbors. In other words, the reflectors are arranged in shifted or offset rows, and the rows may have different numbers of reflectors. The survey reflectors 111 are all preferably substantially identical. The plurality of survey reflectors 111 may be arranged or mounted to a holder 110 that may be mounted on a standard or tripod arranged on the ground, or fixed to an object or structure, such as the object 3 shown in FIGS. 1A-1A . have. The holder 110 is advantageously non-reflective and opaque to the light emitted by the survey camera 7 .

들어오는 광을 수광하는 측량 반사기의 전방 표면은 원형일 수 있으며, 이에 의해 육각형 배열은, 도 11에 도시된 바와 같이, 반사기의 가장 효율적인 배열을 제공한다.The front surface of the survey reflector that receives the incoming light may be circular, whereby the hexagonal arrangement provides the most efficient arrangement of the reflectors, as shown in FIG. 11 .

도 11에 도시된 복수의 대상 유닛(1100)은 유리하게는 본 명세서에서 위에서 도 2 내지 4, 5a, 6 및 7을 참조하여 설명된 시스템 중 어느 하나의 일부를 형성할 수 있다.The plurality of target units 1100 shown in FIG. 11 may advantageously form part of any one of the systems described herein above with reference to FIGS. 2 to 4 , 5a , 6 and 7 .

도 12a는 도 11의 a-a를 따른 단면을 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 대상 유닛(1100)은 복수의 측량 프리즘(111)을 포함한다. 이들은 유리하게는 본 명세서에서 위에서 설명된 측량 프리즘(21, 31, 41, 51, 61, 71)으로 대표될 수 있다.Fig. 12a shows a section along a-a of Fig. 11; As can be seen, the object unit 1100 includes a plurality of survey prisms 111 . These can advantageously be represented here by the surveying prisms 21 , 31 , 41 , 51 , 61 , 71 described above.

도 12b 및 12c는 대상 유닛(1100)의 대안적인 실시예(1102, 1103)를 도시한다. 이러한 실시예는 사용되는 측량 반사기의 유형에 의해 도 12a의 실시예와 상이하다. 그러나, 이러한 실시예에서도, 측량 반사기는 도 11에 도시된 패턴으로 배열될 수 있다.12B and 12C show alternative embodiments 1102 , 1103 of subject unit 1100 . This embodiment differs from the embodiment of FIG. 12A by the type of survey reflector used. However, even in this embodiment, the survey reflectors may be arranged in the pattern shown in FIG. 11 .

도 12b는 복수의 볼록 거울(11102)을 포함하는 대상 유닛(1102)을 도시한다. 이들은 도 5d에 도시된 측량 반사기(5102)와 유사할 수 있다.12B shows an object unit 1102 comprising a plurality of convex mirrors 11102 . These may be similar to the survey reflector 5102 shown in FIG. 5D .

도 12c는 복수의 오목 거울(11103)을 포함하는 대상 유닛(1103)을 도시한다. 이들은 도 5e에 도시된 측량 반사기(5103)와 유사할 수 있다.12C shows an object unit 1103 comprising a plurality of concave mirrors 11103 . These may be similar to the survey reflector 5103 shown in FIG. 5E .

도 13a 내지 도 13e는 상이한 개수의 개별 측량 반사기(141)에 대한 도 11과 유사한 밀집된 배열을 도시한다. 도시된 실시예에서, 측량 반사기는 들어오는 광빔을 향하는 원형 베이스를 가진다. 그러나, 다른 형상의 베이스로도 유사한 배열이 가능하다.13A-13E show a dense arrangement similar to that of FIG. 11 for a different number of individual survey reflectors 141 . In the illustrated embodiment, the survey reflector has a circular base that directs the incoming light beam. However, similar arrangements are possible with other shaped bases.

도 13a 내지 13e에 도시된 실시예에서, 각각 3, 7, 19, 37 및 61개의 측량 반사기를 포함하는 대상 유닛에 대한 배열이 도시된다. 반사기의 수를 증가시키는 것은 일반적으로 시스템의 작동 거리를 증가시킨다. 알 수 있는 바와 같이, 개별 반사기는 회전 및/또는 거울 대칭의 중심을 갖는 어레이로 배열되어, 반사광의 강도가 반사 광빔의 단면의 상이한 방향으로 실질적으로 동일하게 되도록 한다. 그러나, 특정 적용예에서, 직사각형 어레이 또는 단지 하나의 라인의 반사기의 어레이도 가능하다.In the embodiment shown in FIGS. 13A-13E , an arrangement is shown for an object unit comprising 3, 7, 19, 37 and 61 survey reflectors, respectively. Increasing the number of reflectors generally increases the working distance of the system. As can be seen, the individual reflectors are arranged in an array having a center of rotation and/or mirror symmetry such that the intensity of the reflected light is substantially equal in different directions of the cross-section of the reflected light beam. However, in certain applications, rectangular arrays or arrays of reflectors of only one line are also possible.

도 14a 내지 도 14c는 삼각형 베이스를 갖는 프리즘(141)의 패킹 배열을 개략적으로 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 이들은 이웃하는 프리즘의 베이스 변들이 서로 인접하도록 배열될 수 있다. 도 15는 후방 측으로부터의 도 14a의 배열을 개략적으로 도시한다.14a to 14c schematically show a packing arrangement of a prism 141 having a triangular base. As can be seen, they can be arranged such that the base sides of neighboring prisms are adjacent to each other. Fig. 15 schematically shows the arrangement of Fig. 14a from the rear side;

본 발명의 범위가 앞서 논의된 예들에 제한되지 않고, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 여러 수정 및 변경이 가능하다는 것이 당해 업계에서의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 발명이 도면 및 설명에서 상세하게 도시되고 설명되었지만, 이러한 도시 및 설명은 제한적인 것이 아니고 단지 설명적이거나 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 본 발명은 개시된 실시예들에 제한되지 않고, 유리할 수 있는 개시된 실시예들의 임의의 조합을 포함한다.It will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to the examples discussed above, and that various modifications and changes can be made therein without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims. While the present invention has been shown and described in detail in the drawings and description, such drawings and descriptions are to be regarded as illustrative only or illustrative rather than restrictive. The present invention is not limited to the disclosed embodiments, but includes any combination of disclosed embodiments that may be advantageous.

개시된 실시예에 대한 변형은 도면, 설명 및 첨부된 청구범위의 연구로부터 청구된 발명을 실시함에 있어 당해 업계에서의 통상의 기술자에 의해 이해되고 이루어질 수 있다. 전술한 실시예 및 양태의 특징은 결합이 명백한 기술적 상충을 초래하지 않는 한 결합될 수 있다.Modifications to the disclosed embodiments can be understood and effected by those skilled in the art in practicing the claimed invention from a study of the drawings, description, and appended claims. Features of the foregoing embodiments and aspects may be combined so long as the combination does not result in an obvious technical conflict.

Claims (28)

물체(3) 상의 복수의 위치에 배열된 측량 반사기(survey reflector)(1; 21; 31; 41; 51; 5101; 5102; 5103; 61; 71)를 모니터링하기 위한 시스템에 있어서, 상기 시스템은,
카메라(7; 27; 37; 47; 57; 67A, 67B; 77)로서,
0보다 큰 입체각(solid angle)(Ω1)을 갖는 제1 발산 빔(5; 25; 351; 45; 551; 75)을 각각 방출하기 위한 하나 이상의 제1 광원(22; 321; 42; 521; 72; 102) - 상기 하나 이상의 제1 광원은 상기 카메라의 시야의 적어도 10%에 대응하는 공간 내의 필드가 상기 하나 이상의 제1 광원에 의해 조명되도록 배열됨 -;
상기 복수의 측량 반사기에 의한 상기 제1 발산 빔의 반사를 포함하는 반사 광빔(26; 361; 46)을 수광하고 이미지 센서 데이터를 제공하기 위한 이미지 센서(24; 34; 44; 54; 74; 120); 및
광학 입력(entry) 시스템(23; 33; 43; 53; 73)이 제공된 바디(28; 38; 48; 58; 78) - 상기 바디는 상기 카메라의 내부 공간을 향하는 제1 측과, 상기 내부 공간으로부터 멀리 향하는 제2 측을 가지며, 상기 이미지 센서는 상기 내부 공간 내에 위치되고, 상기 하나 이상의 제1 광원은 상기 바디의 상기 제2 측에 위치되고, 상기 하나 이상의 제1 광원은 상기 광학 입력 시스템으로부터 제1 거리(D1; d)에 배열됨 -
를 포함하는 상기 카메라; 및
상기 데이터를 처리하도록 구성된 처리 유닛(9; 29; 79)
을 포함하고,
상기 처리 유닛은, 상기 데이터로부터 각각의 측량 반사기의 위치를 결정하고, 각각의 측량 반사기의 결정된 위치와 상기 측량 반사기의 이전에 결정된 위치의 비교에 기초하여 상기 복수의 측량 반사기 중 하나 이상 측량 반사기의 이동을 검출하도록 구성되는, 시스템.
A system for monitoring a survey reflector (1; 21; 31; 41; 51; 5101; 5102; 5103; 61; 71) arranged at a plurality of positions on an object (3), said system comprising:
A camera (7; 27; 37; 47; 57; 67A, 67B; 77) comprising:
One or more first light sources 22; 321; 42; 521; 72 for emitting first diverging beams 5; 25; 351; 45; 551; 75, respectively, having a solid angle Ω1 greater than zero. 102) - the one or more first light sources are arranged such that a field in a space corresponding to at least 10% of a field of view of the camera is illuminated by the one or more first light sources;
an image sensor 24; 34; 44; 54; 74; 120 for receiving a reflected light beam 26; 361; 46 comprising reflection of the first divergent beam by the plurality of survey reflectors and for providing image sensor data ); and
body 28; 38; 48; 58; 78, provided with an optical entry system 23; 33; 43; 53; 73, said body having a first side facing the interior space of said camera and said interior space wherein the image sensor is located within the interior space, the at least one first light source is located at the second side of the body, and wherein the at least one first light source is disposed from the optical input system. arranged at the first distance (D1; d) -
The camera comprising; and
a processing unit (9; 29; 79) configured to process said data
including,
The processing unit determines a position of each of the survey reflectors from the data, and based on a comparison of the determined position of each survey reflector with a previously determined position of the survey reflector of the at least one of the plurality of survey reflectors. A system configured to detect movement.
제1항에 있어서,
상기 광학 입력 시스템은 상기 카메라의 대물부(objective)를 형성하는 비굴절 광학 요소(non-refractive optical element)(101)를 포함하는, 시스템.
According to claim 1,
wherein the optical input system comprises a non-refractive optical element (101) forming an objective of the camera.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 공간 내의 필드는 상기 카메라의 시야의 적어도 50%에 대응하고, 바람직하게는, 상기 공간 내의 필드는 상기 카메라의 시야와 실질적으로 같거나 더 큰 것을 특징으로 하는 시스템. 카메라.
3. The method of claim 1 or 2,
A field in the space corresponds to at least 50% of the field of view of the camera, and preferably, the field in the space is substantially equal to or greater than the field of view of the camera. camera.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 처리 유닛은 상기 제1 발산 빔의 변조에 의해 상기 제1 발산 빔에 제1 코드를 적용하고, 기록된 상기 데이터의 이미지 처리 동안 필터링 기술을 적용하도록 더 구성되는, 시스템.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
and the processing unit is further configured to apply a first code to the first divergent beam by modulation of the first divergent beam, and to apply a filtering technique during image processing of the recorded data.
제4항에 있어서,
제2 발산 빔(352)을 방출하는 하나 이상의 제2 광원(322)을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 제2 광원은 상기 광학 입력 시스템으로부터 상기 제1 거리보다 더 큰 제2 거리(D2)에 배열되고, 상기 제2 거리는 상기 측량 반사기로부터의 상기 제2 발산 광빔의 반사(362)가 상기 광학 입력 시스템을 통해 상기 카메라에 들어가지 않도록 하는 것이고, 상기 처리 유닛은 제2 코드를 상기 제2 발산 빔에 적용하도록 더 구성되고, 상기 제2 코드는 상기 제1 코드와 상이한 시스템.
5. The method of claim 4,
one or more second light sources (322) emitting a second divergent beam (352), the one or more second light sources arranged at a second distance (D2) greater than the first distance from the optical input system and the second distance is such that a reflection 362 of the second divergent light beam from the survey reflector does not enter the camera via the optical input system, and the processing unit sends a second code to the second divergent beam. and wherein the second code is different from the first code.
제4항 또는 제5항에 있어서,
제3 발산 빔(552)을 방출하도록 구성된 하나 이상의 제3 광원(522)을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 제3 광원은 상기 광학 입력 시스템으로부터 상기 제1 거리(d)와 실질적으로 유사한 제3 거리(d)에 배열되고, 상기 처리 유닛은 제3 코드를 상기 제3 발산 빔에 적용하도록 더 구성되고, 상기 제3 코드는 상기 제1 코드와 상이하고, 상기 제2 코드가 사용되는 경우, 상기 제2 코드와 상이한, 시스템.
6. The method according to claim 4 or 5,
one or more third light sources (522) configured to emit a third divergent beam (552), wherein the one or more third light sources are at a third distance from the optical input system substantially similar to the first distance (d) arranged in (d), wherein the processing unit is further configured to apply a third code to the third diverging beam, wherein the third code is different from the first code, and when the second code is used, the different from the second code, the system.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 처리 유닛은 명령 코드를 상기 제1 발산 빔에 적용하도록 더 구성되고, 상기 명령 코드는 측량 반사기에 전송될 지시, 정보 및/또는 요청을 포함하는, 시스템.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
wherein the processing unit is further configured to apply a command code to the first divergent beam, the command code comprising an instruction, information and/or request to be transmitted to a survey reflector.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
측량 반사기에 제공되거나 측량 반사기에 포함되는 측량 반사기 식별 유닛(761)을 더 포함하고, 상기 측량 반사기 식별 유닛은:
제1 발산 빔을 수광하기 위한 수광기(71);
상기 수광기에 결합된 마이크로컨트롤러(719); 및
명령을 수신하는 상기 마이크로컨트롤러에 응답하여 고유 식별 신호를 방출하도록 구성된 식별 유닛 발광기(light emitter)(712)
를 포함하는, 시스템.
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
A survey reflector identification unit 761 provided to or included in the survey reflector, wherein the survey reflector identification unit comprises:
a light receiver 71 for receiving the first divergent beam;
a microcontroller (719) coupled to the light receiver; and
an identification unit light emitter 712 configured to emit a unique identification signal in response to the microcontroller receiving a command
comprising, a system.
물체 상의 위치들에 제공된 복수의 측량 반사기(survey reflector)(1; 21; 31; 41; 51; 5101; 5102; 5103; 61; 71)를 모니터링하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은,
제1 카메라 위치에서,
하나 이상의 제1 광원(22; 321; 42; 521; 72; 102) 각각에 의해, 상기 복수의 측량 반사기를 향하여 0보다 큰 입체각(solid angle)을 갖는 제1 발산 빔(5; 25; 351; 45; 551; 75)을 방출하는 단계 - 상기 복수의 측량 반사기는 상기 하나 이상의 제1 발산 빔에 의해 실질적으로 동시에 조사되고(irradiated), 상기 하나 이상의 제1 광원은 실질적으로 고정된 위치에 유지됨 -; 및
이미지 센서(24; 34; 44; 54; 74; 120)에 의해, 상기 복수의 측량 반사기에 의한 상기 제1 발산 빔의 반사를 포함하는 반사 광빔을 나타내는 데이터를 기록하는 단계
에 의해 상기 위치들을 모니터링하는 단계; 및
상기 데이터의 이미지 처리에 의해, 상기 데이터로부터 각각의 측량 반사기의 위치를 결정하고, 각각의 측량 반사기의 결정된 위치와 상기 측량 반사기의 이전에 결정된 위치의 비교에 기초하여 상기 복수의 측량 반사기 중 하나 이상 측량 반사기의 이동을 검출하는 단계
를 포함하는, 방법.
A method for monitoring a plurality of survey reflectors (1; 21; 31; 41; 51; 5101; 5102; 5103; 61; 71) provided at locations on an object, said method comprising:
at the first camera position,
a first diverging beam 5; 25; 351 having a solid angle greater than zero towards the plurality of survey reflectors by each of one or more first light sources 22; 321; 42; 521; 72; 102; emitting 45; 551; 75, wherein the plurality of survey reflectors are irradiated substantially simultaneously by the at least one first diverging beam, the at least one first light source maintained in a substantially fixed position; ; and
recording, by an image sensor (24; 34; 44; 54; 74; 120), data representative of a reflected light beam comprising reflection of the first divergent beam by the plurality of survey reflectors;
monitoring the locations by and
determine a position of each survey reflector from the data, by image processing of the data, and based on a comparison of the determined position of each survey reflector with a previously determined position of the survey reflector, at least one of the plurality of survey reflectors detecting movement of the survey reflector;
A method comprising
제9항에 있어서,
상기 제1 발산 빔의 변조에 의해 상기 제1 발산 빔에 제1 코드를 적용하고, 상기 데이터를 이미지 처리할 때 필터링 기술을 적용하여, 상기 제1 빔의 반사로부터 유래하는 광을 다른 광원 및/또는 다른 반사로부터 구별하는 단계를 더 포함하는 단계를 더 포함하는, 방법.
10. The method of claim 9,
Applying a first code to the first diverging beam by modulation of the first diverging beam, and applying a filtering technique when image processing the data so that the light resulting from the reflection of the first beam is directed to another light source and/or or differentiating from other reflections.
제10항에 있어서,
광의 통과를 허용하는 광학 입력(entry) 시스템(23; 33; 43; 53; 73)이 제공된 바디(28; 38; 48; 58; 78)를 제공하고 - 상기 바디는 제1 측 및 제2 측을 가짐 -, 상기 제1 측이 상기 카메라의 내부 공간을 향하고 상기 제2 측이 상기 내부 공간으로부터 멀리 향하여 상기 이미지 센서가 상기 바디의 상기 내부 공간에 배열되고 상기 하나 이상의 제1 광원이 상기 바디의 상기 제2 측에 배열되도록 상기 바디를 배열하는 단계;
상기 광학 입력 시스템으로부터 제1 거리(D1, d)에 상기 하나 이상의 제1 광원을 배열하는 단계;
상기 제1 거리보다 큰 제2 거리(D2)에 하나 이상의 제2 광원(322)을 배열하고 - 상기 제2 거리는 상기 측량 반사기로부터의 상기 제2 발산 광빔의 반사가 상기 광학 입력 시스템을 통해 상기 카메라에 들어가지 않도록 하는 것임 -, 상기 하나 이상의 제2 광원 각각에 의해 제2 발산 빔을 방출하는 단계; 및
상기 제2 발산 빔의 변조에 의해 상기 제2 발산 빔에 제2 코드를 적용하는 단계 - 상기 제2 코드는 상기 제1 코드와 상이함 -
를 더 포함하는, 방법.
11. The method of claim 10,
a body (28; 38; 48; 58; 78) provided with an optical entry system (23; 33; 43; 53; 73) allowing passage of light, said body having a first side and a second side wherein the first side faces the interior space of the camera and the second side faces away from the interior space so that the image sensor is arranged in the interior space of the body and the at least one first light source is directed toward the interior space of the body. arranging the body to be arranged on the second side;
arranging the one or more first light sources at a first distance (D1, d) from the optical input system;
arranging one or more second light sources 322 at a second distance D2 greater than the first distance, wherein the second distance allows reflection of the second divergent light beam from the survey reflector through the optical input system to the camera emitting a second divergent beam by each of said one or more second light sources; and
applying a second code to the second divergent beam by modulation of the second divergent beam, wherein the second code is different from the first code
A method further comprising:
제11항에 있어서,
상기 광학 입력 시스템은 카메라 대물부(objective)를 형성하는 비굴절 광학 요소(non-refractive optical element)를 포함하는, 방법.
12. The method of claim 11,
wherein the optical input system comprises a non-refractive optical element forming a camera objective.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 코드를 갖는 반사광으로부터 제1 이미지를 생성하는 단계(1002a);
상기 제2 코드를 갖는 반사광으로부터 제2 이미지를 생성하는 단계(1002b); 및
상기 제1 이미지로부터 상기 제2 이미지를 감산하고(1003), 결과에 따른 이미지로부터 상기 측량 반사기 중 하나 이상의 측량 반사기의 위치 및/또는 이동을 결정(1004)하는 단계
를 더 포함하는, 방법.
13. The method according to any one of claims 10 to 12,
generating (1002a) a first image from the reflected light having the first code;
generating (1002b) a second image from the reflected light having the second code; and
subtracting (1003) the second image from the first image and determining (1004) the position and/or movement of one or more of the survey reflectors from the resulting image.
A method further comprising:
제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
각각이 제3 발산 빔(552)을 방출하는 하나 이상의 제3 광원(522)을 제공하고 - 상기 하나 이상의 제3 광원은 상기 광학 입력 시스템으로부터 상기 하나 이상의 제1 광원이 배열되는 제1 거리(d)와 실질적으로 유사한 제3 거리(d)에 배열됨 -, 상기 제3 발산 빔의 변조에 의해 상기 제3 발산 빔에 제3 코드를 적용하는 단계 - 상기 제3 코드는 상기 제1 코드와 상이하고, 상기 제2 코드가 존재하는 경우, 상기 제2 코드와 상이함 -; 및
상기 카메라와 측량 반사기 사이의 거리를, 상기 제1 광원으로부터 방출되는 광의 상기 측량 반사기로부터의 반사에 유래하는 상기 이미지 센서 상의 제1 점(p1)과 상기 제3 광원으로부터 방출되는 광의 상기 측량 반사기로부터의 반사에 유래하는 상기 이미지 센서 상의 제2 점(p2) 사이의 거리로부터 결정하는 단계
를 더 포함하는, 방법.
14. The method according to any one of claims 10 to 13,
providing one or more third light sources 522, each emitting a third divergent beam 552, the one or more third light sources being at a first distance d from the optical input system at which the one or more first light sources are arranged ) arranged at a third distance d substantially similar to and, if the second code exists, it is different from the second code; and
Calculate the distance between the camera and the survey reflector from the first point p1 on the image sensor resulting from the reflection from the survey reflector of the light emitted from the first light source and from the survey reflector of the light emitted from the third light source determining from the distance between the second point p2 on the image sensor resulting from the reflection of
A method further comprising:
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 카메라 위치로부터 떨어져 위치 설정되는 제2 카메라 위치에서 상기 위치들을 모니터링하는 단계 - 상기 제1 카메라 위치와 기준 측량 반사기 사이의 제1 시야선(viewing line)은 상기 제2 카메라 위치와 상기 기준 측량 반사기 사이의 제2 시야선에 대하여 기울어지게 배향됨 -; 및
상기 제1 카메라 위치 및 상기 제2 카메라 위치에서의 상기 모니터링에 기초하여 상기 측량 반사기의 3차원 좌표를 결정하는 단계
를 더 포함하고,
상기 제2 카메라 위치에서의 상기 모니터링은 상기 제1 카메라 위치에서의 상기 모니터링과 유사하게 수행되는, 방법.
15. The method according to any one of claims 9 to 14,
monitoring the positions at a second camera position positioned away from the first camera position, wherein a first viewing line between the first camera position and a reference survey reflector is between the second camera position and the reference oriented obliquely with respect to a second line of sight between the survey reflectors; and
determining three-dimensional coordinates of the survey reflector based on the monitoring at the first camera position and the second camera position;
further comprising,
and the monitoring at the second camera position is performed similarly to the monitoring at the first camera position.
물체(3) 상의 복수의 위치에 배열된 측량 반사기(survey reflector)(1; 21; 31; 41; 51; 5101; 5102; 5103; 61; 71)를 모니터링하기 위한 시스템에 있어서, 상기 시스템은,
상기 측량 반사기를 모니터링하도록 구성된 카메라(7; 27; 37; 47; 57; 67A, 67B; 77)로서,
각각이 0보다 큰 입체각을 갖는 제1 발산 빔(5; 25; 351; 45; 551; 75)을 방출하기 위한 하나 이상의 제1 광원(22; 321; 42; 521; 72; 102);
각각이 0보다 큰 입체각을 갖는 제2 발산 빔(352)을 방출하기 위한 하나 이상의 제2 광원(322);
상기 복수의 측량 반사기에 의한 상기 제1 발산 빔의 반사를 포함하는 반사 광빔을 수광하고 데이터를 제공하기 위한 이미지 센서(24; 34; 44; 54; 74; 120); 및
광학 입력(entry) 시스템(23; 33; 43; 53; 73)이 제공된 바디(28; 38; 48; 58; 78) - 상기 바디는 상기 카메라의 내부 공간을 향하는 제1 측과, 상기 내부 공간으로부터 멀리 향하는 제2 측을 가지며, 상기 이미지 센서는 상기 내부 공간 내에 위치되고, 상기 제1 및 제2 광원은 상기 바디의 상기 제2 측에 위치됨 -
를 포함하는 상기 카메라; 및
상기 데이터를 처리하도록 구성된 처리 유닛(9; 29; 79)
을 포함하고,
상기 하나 이상의 제1 광원은 상기 광학 입력 시스템으로부터 제1 거리(D1, d)에 배열되고, 상기 하나 이상의 제2 광원은 상기 광학 입력 시스템으로부터 상기 제1 거리보다 더 큰 제2 거리(D2)에 배열되고,
상기 처리 유닛은, 제1 코드를 상기 제1 빔에 적용하고 제2 코드를 상기 제2 빔에 적용하도록 구성되고, 상기 제2 코드는 상기 제1 코드와 상이하고,
상기 제1 및 제2 코드는 상기 제1 및 제2 발산 빔의 변조에 의해 적용되고,
상기 처리 유닛은 기록된 상기 데이터를 이미지 처리하는 동안 필터링 기술을 적용하도록 구성되는, 시스템.
A system for monitoring a survey reflector (1; 21; 31; 41; 51; 5101; 5102; 5103; 61; 71) arranged at a plurality of positions on an object (3), said system comprising:
a camera (7; 27; 37; 47; 57; 67A, 67B; 77) configured to monitor the survey reflector,
one or more first light sources 22; 321; 42; 521; 72; 102 for emitting first divergent beams 5; 25; 351; 45; 551; 75, each having a solid angle greater than zero;
one or more second light sources 322 for emitting a second diverging beam 352 each having a solid angle greater than zero;
an image sensor (24; 34; 44; 54; 74; 120) for receiving a reflected light beam comprising reflection of the first divergent beam by the plurality of survey reflectors and for providing data; and
body 28; 38; 48; 58; 78, provided with an optical entry system 23; 33; 43; 53; 73, said body having a first side facing the interior space of said camera and said interior space having a second side facing away from, the image sensor located within the interior space, and the first and second light sources located on the second side of the body;
The camera comprising; and
a processing unit (9; 29; 79) configured to process said data
including,
The one or more first light sources are arranged at a first distance D1, d from the optical input system, and the one or more second light sources are arranged at a second distance D2 greater than the first distance from the optical input system. arranged,
the processing unit is configured to apply a first code to the first beam and to apply a second code to the second beam, wherein the second code is different from the first code;
the first and second codes are applied by modulation of the first and second diverging beams;
and the processing unit is configured to apply a filtering technique during image processing of the recorded data.
제16항에 있어서,
상기 제1 및 제2 빔이 실질적으로 동시에 복수의 측량 반사기를 향해 방출되도록, 상기 하나 이상의 제1 광원 및 상기 하나 이상의 제2 광원은 상기 카메라의 시야의 적어도 10%에 대응하는 공간 내의 필드를 조명하도록 배열되는, 시스템.
17. The method of claim 16,
the at least one first light source and the at least one second light source illuminate a field in space corresponding to at least 10% of the field of view of the camera such that the first and second beams are emitted toward a plurality of survey reflectors substantially simultaneously arranged to do so.
물체 상의 위치들을 모니터링하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
상기 물체 상에 복수의 측량 반사기(1; 21; 31; 41; 51; 5101; 5102; 5103; 61; 71)를 제공하는 단계 - 각각의 측량 반사기는 상기 위치들 중 하나에 제공됨 -;
상기 위치들을,
하나 이상의 제1 광원(22; 321; 42; 521; 72; 102) 각각에 의해, 상기 복수의 측량 반사기를 향하여 0보다 큰 입체각을 갖는 제1 발산 빔(5; 25; 351; 45; 551; 75)을 방출하는 단계;
하나 이상의 제2 광원(322) 각각에 의해, 상기 복수의 측량 반사기를 향하여 0보다 큰 입체각을 갖는 제2 발산 빔(352)을 방출하는 단계; 및
이미지 센서(24; 34; 44; 54; 74; 120)에 의해, 상기 복수의 측량 반사기에 의한 상기 제1 발산 빔의 반사를 포함하는 반사 광빔을 나타내는 데이터를 기록하는 단계
에 의해 모니터링하는 단계; 및
상기 데이터의 이미지 처리에 의해, 상기 데이터로부터 각각의 측량 반사기의 위치를 결정하고, 각각의 측량 반사기의 결정된 위치와 상기 측량 반사기의 이전에 결정된 위치의 비교에 기초하여 상기 복수의 측량 반사기 중 하나 이상 측량 반사기의 이동을 검출하는 단계
를 포함하고,
상기 방법은, 상기 제1 발산 빔에 제1 코드를 적용하고 상기 제2 발산 빔에 제2 코드를 적용하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 코드는 상기 제1 코드와 상이하고, 상기 제1 및 제2 코드는 상기 제1 및 제2 발산 빔의 변조에 의해 적용되고,
상기 이미지 처리는 상기 제1 발산 빔 및/또는 상기 제2 발산 빔의 반사와 관련된 데이터를 필터링하는 것과 같은 필터링 기술을 적용하는 것을 포함하는, 방법.
A method of monitoring positions on an object, the method comprising:
providing a plurality of survey reflectors (1; 21; 31; 41; 51; 5101; 5102; 5103; 61; 71) on said object, each survey reflector being provided at one of said locations;
the locations,
a first divergent beam 5; 25; 351; 45; 551 having a solid angle greater than zero toward the plurality of survey reflectors by each of one or more first light sources 22; 321; 42; 521; 72; 102; 75) releasing;
emitting, by each of one or more second light sources (322), a second diverging beam (352) having a solid angle greater than zero toward the plurality of survey reflectors; and
recording, by an image sensor (24; 34; 44; 54; 74; 120), data representative of a reflected light beam comprising reflection of the first divergent beam by the plurality of survey reflectors;
monitoring by; and
determine a position of each survey reflector from the data, by image processing of the data, and based on a comparison of the determined position of each survey reflector with a previously determined position of the survey reflector, at least one of the plurality of survey reflectors detecting movement of the survey reflector;
including,
The method further comprises applying a first code to the first diverging beam and applying a second code to the second diverging beam, wherein the second code is different from the first code; and a second code is applied by modulation of the first and second diverging beams;
wherein the image processing includes applying a filtering technique, such as filtering data related to reflections of the first divergent beam and/or the second divergent beam.
제20항에 있어서,
상기 이미지 센서는 상기 카메라의 내부 공간을 향하는 제1 측과 상기 내부 공간으로부터 멀리 향하는 제2 측을 갖는 바디(28; 38; 48; 58; 78)에 의해 적어도 부분적으로 정의되는 상기 내부 공간에 위치되고, 상기 바디는 광학 입력(entry) 시스템(23; 33; 43; 53; 73)을 포함하고, 상기 제1 및 제2 광원은 상기 바디의 제2 측에 위치되고,
상기 제1 광원은 상기 광학 입력 시스템으로부터 제1 거리(D1)에 배열되고, 상기 제2 광원은 상기 광학 입력 시스템으로부터 상기 제1 거리보다 큰 제2 거리(D2)에 배열되고,
상기 제1 거리는 상기 측량 반사기로부터의 상기 제1 발산 빔의 반사가 상기 광학 입력 시스템을 통과할 수 있게 하고, 상기 제2 거리는 상기 측량 반사기로부터의 상기 제2 발산 빔의 반사가 상기 광학 입력 시스템을 통과하는 것을 가능하게 하지 않는, 방법.
21. The method of claim 20,
The image sensor is located in the interior space defined at least in part by a body 28; 38; 48; 58; 78 having a first side facing the interior space of the camera and a second side facing away from the interior space. wherein said body comprises an optical entry system (23; 33; 43; 53; 73), said first and second light sources being located on a second side of said body;
the first light source is arranged at a first distance D1 from the optical input system, the second light source is arranged at a second distance D2 greater than the first distance from the optical input system,
the first distance allows reflection of the first divergent beam from the survey reflector to pass through the optical input system, and the second distance allows reflection of the second divergent beam from the survey reflector to pass through the optical input system. The way, which does not make it possible to pass.
제18항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 코드를 갖는 반사광으로부터 제1 이미지를 생성하는 단계(1002a);
상기 제2 코드를 갖는 반사광으로부터 제2 이미지를 생성하는 단계(1002b); 및
상기 제1 이미지로부터 상기 제2 이미지를 감산하고(1003), 결과에 따른 이미지로부터 상기 측량 반사기 중 하나 이상의 측량 반사기의 위치 및/또는 이동을 결정하는 단계
를 더 포함하는, 방법.
20. The method according to any one of claims 18 to 19,
generating (1002a) a first image from the reflected light having the first code;
generating (1002b) a second image from the reflected light having the second code; and
subtracting (1003) the second image from the first image and determining the position and/or movement of one or more of the survey reflectors from the resulting image.
A method further comprising:
제1항 내지 제8항, 제16항 및 제17항 중 어느 한 항의 시스템과 함께 그리고/또는 제9항 내지 제15항 및 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 방법에서 사용하기 위한 측량 대상 유닛(1100; 1101; 1102; 1103)에 있어서, 상기 측량 대상은 하나의 단일 평면(p1, p2)에 배열된 복수의 측량 반사기(survey reflector)(21; 31; 41; 51; 5101; 5102; 5103; 61; 71; 111; 11101; 11102; 11103)를 포함하는, 측량 대상 유닛.Use with a system according to any one of claims 1 to 8, 16 and 17 and/or in a method according to any one of claims 9 to 15 and 18 to 20 A survey object unit (1100; 1101; 1102; 1103) for 5102; 5103; 61; 71; 111; 11101; 11102; 11103). 제21항에 있어서,
상기 측량 반사기는 어레이로 배열되고, 상기 측량 반사기(111c) 중 하나가상기 어레이의 중심에 배열되며, 상기 중심은 상기 어레이의 대칭점을 나타내는, 측량 대상 유닛.
22. The method of claim 21,
the survey reflectors are arranged in an array, and one of the survey reflectors (111c) is arranged at the center of the array, the center representing a point of symmetry of the array.
제21항 또는 제22항에 있어서,
상기 측량 반사기는 육각형 어레이 패턴으로 배열되는, 측량 대상 유닛.
23. The method of claim 21 or 22,
and the survey reflectors are arranged in a hexagonal array pattern.
제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 측량 반사기는 들어오는 광빔을 수광하도록 구성된 표면을 갖고, 상기 표면은 실질적으로 원형인, 하는 측량 대상 유닛.
24. The method according to any one of claims 21 to 23,
wherein each survey reflector has a surface configured to receive an incoming light beam, the surface being substantially circular.
제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 측량 반사기는 복수의 측량 프리즘(21; 31; 41; 51; 61; 71; 111)에 의해 실현되고, 상기 프리즘은 바람직하게는 실질적으로 동일하고, 들어오는 광빔을 수광하도록 구성된 상기 프리즘의 표면은 상기 하나의 단일 평면에 배열되는, 측량 대상 유닛.
25. The method according to any one of claims 21 to 24,
Said plurality of surveying reflectors is realized by a plurality of surveying prisms (21; 31; 41; 51; 61; 71; 111), said prisms preferably substantially identical, of said prisms configured to receive an incoming light beam. the surface is arranged in said one single plane.
제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 측량 반사기는 각각 중심점(c)을 갖는 복수의 중공(hollow) 거울(5102; 5103; 11102; 11103)에 의해 구현되고, 상기 중공 거울은 바람직하게는 실질적으로 동일하고, 모든 거울의 상기 중심점은 상기 하나의 단일 평면(p1, p2)에 배열되는, 측량 대상 유닛.
25. The method according to any one of claims 21 to 24,
The plurality of survey reflectors is embodied by a plurality of hollow mirrors 5102; 5103; 11102; 11103, each having a central point c, the hollow mirrors preferably being substantially identical, and the a center point is arranged in said one single plane (p1, p2).
제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 측량 반사기는 13 내지 35개의 반사기를 포함하는, 측량 대상 유닛.
27. The method according to any one of claims 21 to 26,
wherein the plurality of survey reflectors comprises 13 to 35 reflectors.
제1항 내지 제8항, 제16항 및 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
제21항 내지 제27항 중 어느 한 항에 따른 복수의 측량 대상 유닛을 더 포함하는, 시스템.
18. The method according to any one of claims 1 to 8, 16 and 17,
28. A system, further comprising a plurality of units to be surveyed according to any one of claims 21 to 27.
KR1020227032581A 2020-02-21 2021-02-18 Apparatus, method and system for measuring position on an object Pending KR20220140849A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2024966A NL2024966B1 (en) 2020-02-21 2020-02-21 Apparatus and method for measuring locations on an object
NL2024966 2020-02-21
PCT/NL2021/050104 WO2021167452A2 (en) 2020-02-21 2021-02-18 Apparatus, method and system for measuring locations on an object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220140849A true KR20220140849A (en) 2022-10-18

Family

ID=70155285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227032581A Pending KR20220140849A (en) 2020-02-21 2021-02-18 Apparatus, method and system for measuring position on an object

Country Status (10)

Country Link
US (1) US12359914B2 (en)
EP (1) EP4107481A2 (en)
JP (1) JP7731890B2 (en)
KR (1) KR20220140849A (en)
CN (1) CN115151788A (en)
AU (1) AU2021223204A1 (en)
CA (1) CA3168220A1 (en)
NL (1) NL2024966B1 (en)
SA (1) SA522440221B1 (en)
WO (1) WO2021167452A2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2032374B1 (en) 2022-07-05 2024-01-19 Fnv Ip Bv Calibration method for survey instrument and system for calibrating a survey instrument
CN115798255A (en) * 2022-11-29 2023-03-14 华航环境发展有限公司 Multi-target parking space state recognition system for parking lot
CN116558653A (en) * 2023-05-11 2023-08-08 中北大学 A multi-parameter binocular laser warning device for measuring the distance of incoming laser targets
CN116734744B (en) * 2023-06-21 2024-04-05 南京细柳智能科技有限公司 Online camera displacement light measurement method and system based on infrared target
CN116953680B (en) * 2023-09-15 2023-11-24 成都中轨轨道设备有限公司 Image-based real-time ranging method and system for target object

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0820511B2 (en) * 1993-04-19 1996-03-04 日本電気株式会社 Relative azimuth measuring device
US6618123B2 (en) 2000-10-20 2003-09-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Range-finder, three-dimensional measuring method and light source apparatus
US7280678B2 (en) 2003-02-28 2007-10-09 Avago Technologies General Ip Pte Ltd Apparatus and method for detecting pupils
US7091471B2 (en) 2004-03-15 2006-08-15 Agilent Technologies, Inc. Using eye detection for providing control and power management of electronic devices
US7473884B2 (en) 2005-04-21 2009-01-06 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Orientation determination utilizing a cordless device
JP2006304050A (en) 2005-04-22 2006-11-02 Nikon Corp Optical equipment system
JP5466808B2 (en) * 2006-09-29 2014-04-09 株式会社トプコン Optical distance measurement method, distance measurement program, and distance measurement system
JP2008125619A (en) 2006-11-17 2008-06-05 National Univ Corp Shizuoka Univ Pupil detection device and pupil detection method
CN101965498B (en) * 2008-03-06 2012-12-12 特里伯耶拿有限公司 Geodetic apparatus and method for controlling the same
EP2226610A1 (en) * 2009-03-06 2010-09-08 Leica Geosystems AG Geodesic measuring system and method for identifying a target unit with a geodesic measuring device
US8427632B1 (en) * 2009-12-23 2013-04-23 Trimble Navigation Ltd. Image sensor with laser for range measurements
WO2011098131A1 (en) * 2010-02-11 2011-08-18 Trimble Ab Dual transmitter tracker
DE102010024014B4 (en) 2010-06-16 2016-04-21 Trimble Jena Gmbh Target for a geodetic device
JP2012103009A (en) 2010-11-05 2012-05-31 Panasonic Electric Works Sunx Co Ltd Position change monitor and position change monitoring system including the same
GB2518543A (en) * 2011-03-03 2015-03-25 Faro Tech Inc Target apparatus and method
US9110240B2 (en) 2013-03-05 2015-08-18 Rambus Inc. Phase gratings with odd symmetry for high-resolution lensed and lensless optical sensing
EP2827099A1 (en) 2013-07-16 2015-01-21 Leica Geosystems AG Laser tracker with target searching functionality
US9429398B2 (en) 2014-05-21 2016-08-30 Universal City Studios Llc Optical tracking for controlling pyrotechnic show elements
EP3001143B1 (en) 2014-09-29 2016-12-21 Trimble Jena GmbH Reflective target for surveying instruments
KR101710131B1 (en) * 2015-01-13 2017-02-27 주식회사 바이텍코리아 Apparatus for measuring displacement of tunnal
US10317205B2 (en) 2015-02-24 2019-06-11 Rambus Inc. Depth measurement using a phase grating
EP3845859B1 (en) 2016-12-22 2024-04-17 Leica Geosystems AG Coordinate measuring device with automated target object detection
JP2018155663A (en) 2017-03-17 2018-10-04 光トライオード株式会社 Laser beam tracking system
US10591603B2 (en) * 2017-11-15 2020-03-17 Faro Technologies, Inc. Retroreflector acquisition in a coordinate measuring device
NL2020304B1 (en) 2018-01-22 2019-07-29 Fugro N V Method of and apparatus for monitoring positions on an object
US11940262B2 (en) 2018-01-22 2024-03-26 Fnv Ip B.V. Surveying instrument for and surveying method of surveying reference points
NL2021416B1 (en) 2018-08-01 2020-02-12 Fnv Ip Bv Receiver for Providing an Activation Signal to a Device
EP3640677B1 (en) * 2018-10-17 2023-08-02 Trimble Jena GmbH Tracker of a surveying apparatus for tracking a target
US11733043B2 (en) * 2019-05-06 2023-08-22 Hexagon Technology Center Gmbh Automatic locating of target marks

Also Published As

Publication number Publication date
CA3168220A1 (en) 2021-08-26
US12359914B2 (en) 2025-07-15
AU2021223204A1 (en) 2022-09-01
WO2021167452A2 (en) 2021-08-26
SA522440221B1 (en) 2023-11-08
EP4107481A2 (en) 2022-12-28
WO2021167452A3 (en) 2021-10-28
CN115151788A (en) 2022-10-04
JP7731890B2 (en) 2025-09-01
NL2024966B1 (en) 2021-10-06
US20230088410A1 (en) 2023-03-23
JP2023514141A (en) 2023-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7731890B2 (en) Apparatus, method and system for measuring a position on an object
JP7203217B2 (en) Time-of-flight sensor with structured light illumination
US11940262B2 (en) Surveying instrument for and surveying method of surveying reference points
JP6854387B2 (en) Synchronous spinning LIDAR and rolling shutter camera system
JP7321246B2 (en) Hybrid time-of-flight imager module
CN109425869B (en) Rangeable measuring device with scanning function and receiver
CN109557522A (en) Multi-beam laser scanner
CN119575348A (en) Mobile Reality Capture Device
US11656338B2 (en) Retroreflector with sensor
JP2008527360A (en) At least one target surveying method and geodetic apparatus
KR101785254B1 (en) Omnidirectional LIDAR Apparatus
EP3015817B1 (en) Optical method of and apparatus for determining positions and orientations of a plurality of mirrors in the field of view of an objective lens
US12008783B2 (en) Reality capture device
RU2375724C1 (en) Method for laser location of specified region of space and device for its implementation
US20240241249A1 (en) Synchronization of multiple lidar systems
NL2032374B1 (en) Calibration method for survey instrument and system for calibrating a survey instrument
HK40079210A (en) Apparatus, method and system for measuring locations on an object
CN103697825B (en) Super-resolution 3D laser measurement system and method
NL2021199B1 (en) Surveying instrument for and surveying method of surveying reference points
US10742881B1 (en) Combined temporal contrast sensing and line scanning

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20220920

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application